韩国新古里3、4号机组
韩国是全球重要的核能国家,将核能作为保障国家能源安全和摆脱对进口化石能源依赖的重要能源形式。韩国新总统尹锡悦上台后,积极推动国内核电发展以实现碳中和目标,同时成立核电出口战略推进委员会加速推进核电出口。
韩国一直以来都在积极发展国内核电业务,直到文在寅当选总统时提出退出核电的政策,同时积极推动核电“走出去”。2022年,尹锡悦在竞选中表示将推动国内核电发展和核电国际合作,放弃弃核政策,并表示到2030年签订10台海外核电机组订单。韩国民众也广泛支持核电发展。目前,韩国在荣光、蔚珍、月城、古里等4个核电站运行着25台核电机组,总装机容量2443.1万千瓦。近年来,韩国核电机组运行工况良好,平均能力因子达96.5%。
野心!欲占据全球20%核电市场
韩国电力公司积极向欧洲、中东、非洲、北美和拉丁美洲等地区的国家推销OPR-1000和APR-1400技术。2009年12月,阿联酋与韩国签署建造4台APR-1400机组的合作,总造价244亿美元。2013年10月,韩国电力公司和韩国水力核电公司向美国核管会(NRC)提交APR-1400设计认证申请,2019年5月获得美国核管会颁发的最终设计认证。在获得阿联酋合同不久,韩国工商贸易部于2010年1月宣布计划到2030年获得海外80台机组总造价4000亿美元的订单,成为世界第三大核电供应商,占据全球20%的核电市场份额。韩国Nu-Tech 2030计划指出,到2012年底韩国将具有完全自主知识产权的革新性、非能动、优化性的具有全球经济竞争力的反应堆(I-POWER)技术,并实现设备100%国产化,核电业务将成为韩国继汽车、半导体和造船业之外利润最高的行业。除阿联酋核电项目外,韩国电力公司积极向罗马尼亚、捷克、波兰、土耳其、乌克兰、约旦、沙特、埃及、肯尼亚、菲律宾等国出口核电机组。
采用APR-1400技术的阿联酋巴拉卡核电站
韩国向约旦出口了以HANARO高通量试验堆为参考堆型的约旦研究堆(JRTR)。JRTR研究堆是约旦首座反应堆,热功率为5000千瓦,还可以提高至1万千瓦。2009年12月,韩国原子能研究院和大宇建设公司开始建设JRTR研究堆,2012年12月建成,2016年4月首次达到临界。约旦政府为JRTR研究堆提供1.6亿美元的建造费用,韩国提供利率为0.2%的贷款0.7亿美元,还款期为30年。JRTR研究堆用于中子物理学研究和新材料的研发,并生产医用同位素。
推广!在沙特建一台SMART小堆
为确保本国能源安全和核电技术出口,韩国持续研发核电技术,技术研发单位以韩国原子能研究院为主。韩国原子能研究院主要业务包括反应堆设计、核燃料研发、核安全与放射性废物管理、核技术应用和核领域基础研究工作。韩国原子能研究院开展的基础研究工作主要是研发液态金属冷却堆、DUPIC燃料循环技术、激光分离技术、研究堆利用等。
1.DUPIC燃料循环技术
韩国原子能研究院正在开展的DUPIC(重水堆直接燃烧压水堆乏燃料)燃料循环技术是国际原子能机构国际创新性反应堆与燃料循环项目(INPRO)的一部分,也是韩国国家重点研发项目。韩国DUPIC燃料循环项目得到了美国和加拿大的技术支持。
2.高温冶金乏燃料后处理技术研究
韩国原子能研究院正在开展高温冶金乏燃料干法后处理技术研究。美国深度参与了韩国干法后处理技术的研究工作。2011年,韩美签署一项为期10年的高温冶金后处理技术研发协议,并验证该工艺是否具有防扩散功能。
3.快中子反应堆技术
韩国提出池式钠冷快堆概念,并计划在2028年建成韩国原型快堆(PGSFR)。美国支持韩国钠冷快堆项目。2015年11月,韩国原子能研究院与俄罗斯核反应堆研究院签署协议,在BOR-60实验快堆中辐照测试原型快堆燃料棒。2016年6月,俄韩签署了更加广泛的合作协议。
4.高通量试验堆
基于加拿大技术,韩国原子能研究院于1995年建成热功率为3万千瓦的HANARO高通量试验堆。2012年2月,韩国教育与科学技术部曾提出将于2017年在釜山市建造热功率为1.5万千瓦、轻水为冷却剂和慢化剂的KJRR研究堆,以及放射性同位素(尤其是Mo-99)生产设施,造价2.6亿美元,釜山市提供部分资金。
5.超高温气冷堆和制氢工艺
韩国一直在关注和研究超高温气冷堆及制氢工艺,计划本世纪20年代利用超高温气冷堆实现规模化制氢。韩国高温气冷堆采用模块化设计,每个模块设计热功率30万千瓦,运行温度900℃~950℃,采用硫碘(SI)热化学循环,每个模块每年可以生产3万吨氢气,于2014年完成工程设计。
6.聚变反应堆
韩国于1995年12月在大田市启动超导托卡马克装置(KSTAR)建设工作,2007年9月建成运行。韩国超导托卡马克装置耗资3.3亿美元,是世界上第八个大型核聚变装置,2016年创造了70秒高性能等离子体运行世界纪录,2021年在超过1亿度的温度下持续稳定运行了30秒。
7.小型模块化反应堆
SMART小堆。韩国原子能研究院持续研发具有非能动系统的小型模块化反应堆SMART。2015年3月,韩国与沙特签署在沙特至少建设2座SMART小堆的谅解备忘录,首台SMART小堆的造价预计为10亿美元。2019年9月,韩国和沙特签署合作协议,推动SMART小堆商业化,在沙特建造一台SMART小堆,两国还将向其他中东和东南亚国家推广SMART小堆技术。
BANDI-60S浮动堆。BANDI是韩国电力工程建筑公司自2016年以来研发的双回路小型模块化压水堆技术,用于特殊场合,尤其是浮动核电站。2020年9月,韩国电力公司与大宇造船与海洋核工程公司签署协议,使用BANDI-60S建造海上浮动核电站,向海岛和电力急需地区供电。
建设中的韩国核电站
高效!核安全结构直接向总统负责
韩国原子能委员会(AEC)依据《原子能法》而成立,是韩国核能政策的最高决策层,有9~11名成员组成,韩国总理担任原子能委员会的主席,负责制定、贯彻和实施核能和平利用的政策、协调各政府部门的关系,制定核电和核燃料发展的法规,确定乏燃料和放射性废物处置措施。
日本福岛核事故后,韩国通过《核安全与核安保委员会设立与运作法》将核安全监管职责从教育与科学技术部中独立出来,设立直接向总统负责的核安全与核安保委员会,独立行使监管核设施的安全、核安全执法等职责。核安全与核安保委员会是部级单位,主任是部长级,委员有9名。
工商能源部负责核能政策落实、核能产业发展、核电建设与运营、核燃料供应与放射性废物管理。韩国电力公司、韩国水力与核电公司、韩国电力核燃料元件制造公司、韩国核环境技术研究所、韩国核能基金会隶属工商能源部。教育与科学技术部负责核能技术研发和核能推广应用工作,韩国核安全研究所是其技术支持机构。韩国原子能研究院负责韩国核能研发工作,隶属于国家科技委员会。
韩国电力公司
韩国电力公司负责核电技术出口的谈判、签订合同和主导整个项目等工作。韩国电力公司旗下有4家企业与核电业务相关,其中韩国水力核电公司负责项目的全面管理、核电的运营和施工监督,韩国电力工程建筑公司负责电厂设计,韩国电力核然料元件制造公司负责燃料供应,韩国电力服务与工程公司负责电站维护和维修。
启示!“上下一体”推动核电“走出去”
一是建立明确的顶层设计体系推动核电发展。韩国核电领域形成了以总理、政府部门、企业自上而下界面分明的政策体系。韩国总理为原子能委员会主席,是核能发展的最高决策层。政府各部门职责明确,核安全与核安保委员会独立行使核安全监管职责。隶属各部委的研究院负责核电技术设计工作。韩国电力公司具体执行核电和核燃料循环发展工作。
二是持续推动国内核电产业发展保障能源安全。韩国是全球核电支持率较高的国家,即使上届政府制定弃核政策也没有实质性影响韩国核电发展,当地政府和民众更是积极支持核电发展。韩国通过设备更新,提高核电设计功率,提高了整体核电装机规模,相当于新建了一座核电机组。韩国还在推动核电机组延寿计划。
三是持续不断研发核电技术和推动设备本地化。韩国通过引进、消化、吸收、再创新模式,形成多个先进堆型号的核电技术,满足国内外不同客户的要求,成为全球核电技术大国。韩国核电技术研发和产业发展也带动了国内设备制造业和项目施工建造业的发展,如斗山重工、现代、三星等企业。
四是核燃料循环研发工作值得借鉴。韩国在核燃料循环前段和后段都取得可以值得全球借鉴的经验。韩国设置明确的乏燃料深地质处置工作路线图,并与他国协商在国外建造深地质处置库。韩国的中放废物处置库为全球处理处置中低放废物提供了案例。
五是建立上下一体的组织体系推动核电在全球布局。成功向阿联酋出口4台核电机组,提高了韩国核电出口的信心。韩国目前积极向全球推广核电技术,如西欧、中欧、东欧、中东、非洲、东南亚、美洲和拉丁美洲都有韩国核电出口的身影。国家高层方面,尹锡悦总统提出到2030年获得10台海外核电订单的计划,韩国将核电国际合作纳入国家领导人高访会谈议程。政府层面,工商能源部积极发挥推动核电出口政府部门的作用,外交部、工商能源部、政府协调办公室、未来规划部等部门为小堆“走出去”特别组成政府支持咨询机构。企业层面,韩国电力公司是核电技术对外出口的牵头企业,签订核电出口合同,协调国内技术研发企业、运营企业、燃料供应商、设备供货商、建造商推动核电技术出口。国际合作层面,韩国积极推动与美国技术开发并联合开发第三方国际市场,也推动与俄罗斯核电国际合作,联合开发埃及核电项目。
韩国新蔚珍核电站