核燃料在反应堆中使用时，由于易裂变核素的消耗、裂变产物及重核素的生成，引起燃料反应性的变化，最终使反应堆不再能维持临界，因此核燃料使用到一定程度必须更换，乏燃料就是经反应堆辐射后卸下的燃料。由于乏燃料中含有大量的放射性元素，因此具有很强的放射性，必须妥善处理。

01

乏燃料产生规模加速扩大

乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间从堆内卸出。它含有大量未用完的可增殖材料铀-238或钍-232，未烧完的和新生成的易裂变材料钚-239、铀-235或铀-233以及核燃料在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有裂变元素锶-90、铯-137、锝-99等。这种燃料的铀含量降低，无法继续维持核反应。

从核反应堆中卸出的乏燃料通常会先储存在核电厂内装满水的乏燃料池中，需要保存5年甚至更长的时间以使其冷却，同时对其放射性提供屏蔽。由于核电厂存储能力有限，并且只能作为暂时储存方式，这些乏燃料最终须被运输到乏燃料后处理厂或其他中间储存地方进行储存或处理。

根据中国核能行业协会数据，乏燃料单位产生量约 0.2-0.25 吨/万千瓦，取中值 0.23 吨/万千瓦，对应截至 2022 年的累计产生量为 1.1 万吨（年产生约 1300 吨），前述装机假设下至 2030年累计产生约 2.6 万吨（年产生约 2400 吨）。随新机组核准加速，乏燃料累计产生量也将保持 10%以上的年增长。

四代高温气冷堆由于能源密度低和固有安全性的原因，单位产生量 1.898 吨/万千瓦，是普通压水堆的近 10 倍。“十四五”期间如按计划开工 3 台 600MW 的高温气冷堆机组，运营后（2030 年前后）每年将额外产生 626 吨乏燃料。90%已产生存量待外运、后处理。乏燃料属于高放废料，须经过约 8~10 年的在堆贮存，方可使其自身衰变热达到外运条件（通常需满足乏燃料运输容器要求限值），外运至离堆贮存场所或后处理场所。因此，外运条件不成熟、外运/处理技术不成熟等多因素影响下，目前近 90%已产生的乏燃料仍在堆贮存。随着外运条件达成以及堆内可贮存空间日益减少，乏燃料外运需求凸显，对应特殊运输容器等设备的市场空间已打开。

乏燃料含有大量有用核素，经适当工艺处理可变废为宝。目前国际上对乏燃料的处理主要有两种思路，第一种是一次通过，即乏燃料经过冷却、包装后作为废物直接处置，不再循环利用；第二种是进行后处理，回收有用核素再利用，仅对分离出的废料进行处置，称作闭式循环。乏燃料含有的核素中，铀、钚可以重新制成燃料元件，另外一些元素如氪、锶、锝、铯、钷、镎、镅等，在国防、宇宙能源、医疗卫生、工业和科学研究等领域具有重要作用，为核能的综合利用开辟了广阔的前景。

我国选择采用闭式循环后处理路线，任重道远。2017 年国务院正式批复《核安全与放射性污染防治“十三五”规划及 2025 远景目标》，确立了我国采用乏燃料后处理的闭式核燃料循环政策。“十四五”规划中继续提及建设核电站中低放废物处置场，建设乏燃料后处理厂。闭式循环路线即是对乏燃料的循环利用，存在较高的技术难度，但属军民两用技术。

我国后处理产能亟待提升，中试厂二期设备招采已开展。乏燃料后处理属于高精尖技术，处理厂建设需耗时 10 年。目前，法国、日本、印度等国乏燃料后处理产能已可覆盖最新年产生量，而我国仅有中核四 0 四所于 2010 年投产的中试厂产能 50 吨/年。

根据中核集团于学术期刊上发布的《乏燃料后处理的大厂梦》一文提到：解决当前产能瓶颈，应尽快将中试厂二期扩产至 200 吨/年，相关设备招采信息也已于公开渠道披露。远期看，仍需展望 800 吨/年大型商用处理厂的建设。

02

乏燃料处置：心急吃不了热豆腐

除了中国以外，大力投资新建核电站的国家，尤其欧洲国家，也需要考虑如何管理乏燃料，由行业管理?还是由政府管理?

核能的重要性一如往昔，对新建核电站的需求也依然迫切，但是，核电的回归重新激发了乏燃料处置需求， 而乏燃料处置仍面临困境。

与大多数核能相关的其他事项一样，乏燃料处置在欧洲更为紧迫，除俄罗斯外，解决乏燃料处置问题是欧洲各国的共同需求。核能是可持续能源已经形成科学共识， 欧盟在2012 年底发布可持续金融«分类目录» 草案，对这一事实给予了政治上的认同，但现在，欧洲国家担心的是欧盟会对可持续金融有附加限制条件，即乏燃料处置。而更有可能加速乏燃料处置进程的是政府放松管控而不是制定新的规则。

«分类目录» 草案指出，欧盟支持核能的国家如果想利用核能的可持续性投资新建核电站，就必须证明其已有2050年前运行处置场的计划，或者已拥有实现这一目标的实质性进展。第二点很模糊。什么是实质性的进展? 有一个指定地点，或者有一个明确的选址过程就足够么? 正在申请许可证算不算? 美国尤卡山处置场项目表明，即便处置场已经获得监管许可，也依然未建成。

东欧和中欧国家正准备大规模投资核电，这些国家的乏燃料处置问题可能更为紧迫。可持续金融«分类目录» 让捷克公用事业公司CEZ的负责人丹尼尔·贝内什(Daniel Beneš)备受鼓舞。他指出，公司计划扩大新建核电项目，在杜科瓦尼核电站新建一台机组，在泰梅林核电站新建2台机组，然后在杜科瓦尼再建一台。新建机组完成后，杜科瓦尼核电站的老机组将退役。到2050 年，捷克的核能发电量将是现在的1.5倍，为全国提供大约一半的电力。

捷克对核电的大额投资正处于关键时刻，自然会担心是否能够满足到2050年运行处置场这一标准，虽然捷克废物处置机构SURAO 认为其可以加快选址， 以达到可持续金融«分类目录» 中条款的要求，但环境部部长安娜·胡巴科娃(Anna Hubackova) 则一笑置之，称其为“假说”。

另一方面，SURAO 当前已有4个候选场址且正处于选址过程中，这样是否满足欧,2050年的限制条件? 又或者，考虑到其在欧盟有一定的政治影响力，也许不久就可以满足? 因为每个决定都要受到持弃核态度的邻国奥地利在司法方面的反对，所以这些问题最好能一次性解决。

无论怎么看，在最终确定« 分类目录»前，支持和反对核能的双方仍然会不遗余力地为达到自己的目的提出意见，施加影响。

乏燃料处置取得了一些积极的进展， 这令人高兴，但将2050 年设为期限本质上是随意的，这一点又令人担忧。选择一个随意的期限对乏燃料处置这种复杂的社会和技术任务施压并不是一件好事， 普遍认为最好的做法是乏燃料处置进度要与当地社区的情况相适应。

03

我国乏燃料外运市场展望

1、2030 年前满堆机组乏燃料外运刚性需求测算（需求低值）：

假设：（1）每年乏燃料单位产生量为 0.23 吨/万千瓦；（2）乏燃料最少留堆时长为 8年，在贮存能力充足情况下假设分别贮存 10、15、20 年，假设统一于满堆后外运符合条件的存量乏燃料（*注：贮存能力不足以支持长时在堆贮存情况下，假设最少仅外运符合条件的乏燃料一年产出量）；（3）暂不考虑堆内贮存场地扩容。

结论：（1） 在堆乏燃料贮存多久取决于外运条件（衰变性和放射性降低至可外运水平）、堆型可容纳能力，也取决于站外接收能力（离堆贮存场地/后处理场地），但总体上满堆后即存在外运处置的刚性需求。（2） 我国早期投运的大亚湾电站、田湾电站分别采用 M310 和 VVER-1000 堆型，投运时间较早且乏燃料在堆贮存能力较低，因此乏燃料外运/处理矛盾已经突出。往后看，至 2030 年我国将有 19 台机组乏燃料贮存达到能力上限，离堆贮存或进入后处理工厂均带来外运的刚性需求，至 2030 年 19 台机组合计外运需求量范围为549.8~2091.7 吨，对应运输容器市场空间约为 16.5~62.8 亿元。

2、2030 年前所有机组乏燃料外运/后处理需求测算（需求高值）：

假设：（1）每年乏燃料单位产生量为 0.23 吨/万千瓦；（2）乏燃料最少留堆时长为 8年，在贮存能力充足情况下假设分别贮存 10、15、20 年，假设每年对满足外运条件的乏燃料进行及时外运；（3）针对外运需求测算考虑存量问题，针对后处理需求测算出于实际考量、仅考虑对应年份当年产生的新增量；（4）暂不考虑堆内贮存场地扩容。

结论：（1） 外运需求：相比满堆清运，在及时清运假设下涉及的机组数量增多，各年外运需求翻倍增长，至 2030 年累计外运需求范围为 1650~11030 吨。对应运输容器市场空间约为 49.5~330.9 亿元。（2） 后处理需求：由于仅考虑后处理厂解决增量问题，至 2030 年后处理厂产能规模应达到 235~1277 吨/年，对应后处理设备投资的市场空间 175.8~954.1 亿元乏燃料处理处置基金模式启用。目前我国乏燃料处理处置基金属于财政资金，对投入商运五年以上压水堆机组按 0.026 元/千瓦时、按实际上网电量征收。根据规则，目前我国基金年度预算优先安排乏燃料运输、离堆贮存、后处理、高放射物处理处置，再安排后处理厂建设。

最后

过去实际支出大幅低于预算，且储运环节支出较大；当前用于后处理的支出扩大。乏燃料后处理问题屡被提及，但由于技术不成熟等多方因素，实际开展不及预期，资金效率不高。但从近两年数据看，随着乏燃料待处理量积累、建厂已迫在眉睫，后处理环节的支出占比有所扩大。

文章来源： 嘿嘿能源heypower， 核废物处理技术与工程，温州民营经济发布