КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Сравнительный экономический анализ открытого и замкнутого ЯТЦ
Для проведения оценок по изучению и сравнению экономических показателей открытого и замкнутого ЯТЦ применялись различные исходные данные и методики. Ниже приводится краткий обзор наиболее известных оценок, при этом заключительные результаты часто расходятся довольно значительно.
Первая оценка (1989 г.). Было проведено сравнение стоимости производства электроэнергии приблизительно в 2010 г. реактором PWR с открытым ЯТЦ и быстрым реактором сравнимой мощности с замкнутым ЯТЦ.
Прогноз стоимости урана выбран в соответствии с официальными французскими прогнозами, сделанными в 1986 г. “Низкая” цена урана по этому прогнозу в 1995 г. должна составлять 35 долл./фунт U3O8 (около 80 долл./кг) с ростом 1% в год. “Высокая” цена урана в 1995 г. должна была составить 39 долл./фунт U3O8 (около 90 долл./кг) с ростом 2-5 % в год. Эти прогнозы, как известно, не оправдались, так что полученные ими оценки относятся скорее к более отдаленному будущему.
Была принята ненулевая цена плутония как энергетического эквивалента использования урана в PWR. Эта гипотеза основана на предположении, что к 2010 г. будет сформирован рынок плутония. Сейчас цену плутония часто полагают нулевой, что понижает стоимость замкнутого ЯТЦ.
Срок эксплуатации АЭС принят 25 лет, срок эксплуатации установок топливного цикла 40 лет. Масштаб предприятий топливного цикла БР рассчитан на обеспечение 15 серийных реакторов. Величина нормы дисконтирования была принята равной 8%.
Результаты оценки стоимости производства электроэнергии на перспективных БР с замкнутым ЯТЦ и PWR с открытым ЯТЦ в 2010 г. представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Стоимость производства электроэнергии на перспективных серийных реакторах в 2010 г. (первая оценка) [7]
| Серийный БР (замкнутый ЯТЦ) | Серийный PWR (открытый ЯТЦ) | |||||
| Мощность электрическая, МВт | ~1500 | |||||
| Глубина выгорания, ГВт·сут/т | ||||||
| Коэффициент воспроизводства | 1,2 | - | ||||
| Составляющие стоимости производства электроэнергии, фр. cантимов/кВт·ч: | ||||||
| • Капитальная | 13,5 | 10,7 | ||||
| • Эксплуатационная | 4,4 | 3,9 | ||||
| • Топливная, при цене урана | низкой | высокой | низкой | высокой | ||
| 4,0 | 4,4 | 5,0 | 6,3 | |||
| ИТОГО: | 21,9 | 22,3 | 19,6 | 20,9 | ||
| Отношение топливной составляющей БР/PWR | 0,8 | 0,7 | - | - | ||
| Отношение стоимости производства электроэнергии БР/PWR | 1,12 | 1,07 | - | - | ||
Из таблицы 1 видно, что при принятых прогнозах роста цены на уран к 2010 г. топливная составляющая стоимости производства электроэнергии на БР будет на 20-30% ниже, чем на PWR. Стоимость производства электроэнергии на БР будет на 7-12% выше, что в свете неопределенности исходных данных является незначительной величиной.
Для варианта с “низкой” ценой урана проведен анализ на чувствительность. Организация переработки ОЯТ БР на заводе мощностью 400 т/год сократит различие в стоимости производства электроэнергии БР/PWR до 2%, нулевая цена плутония до 6%, увеличение глубины выгорания топлива в БР до 200 ГВт·сут/т - до 6% и увеличение срока эксплуатации реакторов до 40 лет - до 6%.
Отмечалось, что, в общем, экономика использования плутония в тепловых реакторах спорна и маловероятно, чтобы переработка ОЯТ исключительно с целью выделения плутония и его рецикла в LWR была бы конкурентоспособна по сравнению с открытым ЯТЦ.
Вторая оценка (1993 г.). Было проведено сравнение двух концепций послереакторной части ЯТЦ. Это сравнение интересно тем, что оно было проведено ответственными лицами организаций, реализующих на практике принципиально разные подходы к послереакторной части ЯТЦ.
Во Франции последовательно реализуется концепция замкнутого ЯТЦ реакторов PWR. Ядерная энергетика Франции ежегодно нарабатывает около 1100 тонн ОЯТ. Большая его часть перерабатывается. В перспективе планируется перерабатывать ОЯТ полностью. Регенерированный уран и плутоний используется в реакторах PWR, их объемы постепенно увеличиваются.
В Швеции принято решение о закрытии ядерной энергетики к 2010 г. и последовательной реализаций концепции открытого ЯТЦ. Ядерная энергетика Швеции ежегодно нарабатывает около 250 тонн ОЯТ. Проводится комплекс работ по подготовке к геологическому захоронению всего ОЯТ и других видов радиоактивных отходов АЭС.
Для французских АЭС стоимость послереакторной части ЯТЦ оставила около 0,022 франка/кВт·ч в ценах 1991 г. В Швеции стоимость послереакторной части ЯТЦ оценивается в 0,02 шведских крон/кВт·ч. Соотношение валют составляет примерно 1 франк = 1,2 шведских крон. Следовательно, можно говорить о примерном равенстве стоимостей послереакторных частей замкнутого ЯТЦ Франции и открытого ЯТЦ Швеции.
Отмечается, что степень неопределенности в оценке стоимости открытого ЯТЦ значительно выше. Важнейшие этапы открытого ЯТЦ - разборка ОЯТ и его геологическое захоронение - еще не отработаны в промышленном масштабе. В то же время, из 0,022 франка/кВт·ч стоимости послереакторной части замкнутого ЯТЦ 0,018 франков/кВт·ч промышленно обоснованы.
Третья оценка (1991-1993 гг.). Группа экспертов OECD оценивала стоимость ЯТЦ для перспективных реакторов типа PWR и BWR, а также CANDU и ATR, планируемых к вводу в эксплуатацию в 2000 г. Были подробно рассмотрены экономические характеристики замкнутого и открытого ЯТЦ для АЭС с реакторами PWR.
За основу были приняты характеристики PWR французской серии N4:
- тепловая мощность 4020 МВт (тепл.);
- электрическая мощность 1390 МВт (эл.);
- проектный срок эксплуатации 30 лет;
- средний КИУМ за проектный срок эксплуатации 75%;
- кампания топлива 4 года, ежегодные перегрузки, средняя глубина выгорания 42,5 ГВт·сут/тU.
В исследовании были рассмотрены два варианта послереакторной части ЯТЦ. Первый вариант включал переработку ОЯТ и рецикл регенерированного урана и плутония. Использовались технико-экономические характеристики нового гипотетического завода по переработке ОЯТ. Данные для этого варианта представлены BNFL совместно с COGEMA. Ожидаемые в перспективе стоимости этапов послереакторной части ЯТЦ для данного варианта были определены на основании опыта, полученного при проектировании, строительстве и эксплуатации наиболее современных заводов по переработке ОЯТ THORР (Великобритания) и UP3 (Франция).
Второй вариант основан на долговременном хранении и последующем захоронении ОЯТ. Стоимостные показатели для данного варианта подготовлены экспертами шведской компании SKB.
Использованные в исследовании стоимости этапов ЯТЦ учитывали требования нормативной базы ЯЭ стран OECD в части защиты окружающей среды и безопасности.
Для расчета усредненной за срок эксплуатации реактора стоимости ЯТЦ применялся метод оценки эффективности капиталовложений. Этот метод учитывает капиталовложения по каждой компоненте стоимости и в течение всего рассматриваемого периода. Для учета разновременности капиталовложений использовалась норма дисконтирования, которая принималась равной 5% в год. Усредненная стоимость ЯТЦ есть суммарные приведенные затраты на ЯТЦ реактора, деленные на приведенную к той же дате полную выработку электроэнергии за срок эксплуатации реактора.
Усредненная стоимость ЯТЦ реактора PWR с замкнутым и открытым топливным циклом представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Усредненная за срок эксплуатации стоимость ЯТЦ реактора PWR с замкнутым и открытым топливным циклом [7]
| Замкнутый ЯТЦ | Открытый ЯТЦ | |||||||||||
| 1язагрузка | Перегрузки | Итого | 1язагрузка | Перегрузки | Итого | |||||||
| Природный уран | 0,17 | 1,47 | 1,64 | 0,17 | 1,47 | 1,64 | ||||||
| Конверсия в гексафторид | 0,03 | 0,18 | 0,21 | 0,03 | 0,18 | 0,21 | ||||||
| Обогащение | 0,18 | 1,67 | 1,85 | 0,18 | 1,67 | 1,85 | ||||||
| Производство топлива | 0,19 | 0,81 | 1,00 | 0,19 | 0,81 | 1,00 | ||||||
| Итого дореакторная часть | 0,57 | 4,13 | 4,70 | 0,57 | 4,13 | 4,70 | ||||||
| Транспортировка на переработку | 0,02 | 0,09 | 0,11 | - | - | |||||||
| Переработка и остекловывание отходов | 0,32 | 1,34 | 1,66 | - | - | - | ||||||
| Захоронение ВАО | 0,00 | 0,02 | 0,02 | - | - | - | ||||||
| Транспортировка и хранение ОТВС | - | - | - | 0,10 | 0,41 | 0,51 | ||||||
| Разборка и захоронение | - | - | - | 0,05 | 0,20 | 0,25 | ||||||
| Итого послереакторная часть | 0,34 | 1,45 | 1,79 | 0,5 | 0,61 | 0,76 | ||||||
| Возврат регенерата урана | -0,01 | -0,17 | -0,18 | - | - | - | ||||||
| Возврат плутония | -0,01 | -0,07 | -0,08 | - | - | - | ||||||
| Итого по возвратам | -0,02 | -0,24 | -0,26 | - | - | |||||||
| ИТОГО стоимость ЯТЦ | 0,89 | 5,34 | 6,23 | 0,72 | 4,74 | 5,46 | ||||||
Исследование показало, что усредненная за срок эксплуатации реактора стоимость замкнутого ЯТЦ составляет 0,623 цент/кВт·ч, а для открытого ЯТЦ - 0,546 цент/кВт·ч. Различие в 12% с учетом степени неопределенности исходных данных трактуется как несущественное, в особенности, принимая во внимание следующие обстоятельства.
Стоимость дореакторной части сравниваемых в исследовании вариантов ЯТЦ не различалась. Стоимость послереакторной части замкнутого ЯТЦ оказалась примерно вдвое выше, чем у открытого ЯТЦ. Во многом это различие определялось разнесенностью во времени этапов открытого ЯТЦ. Во-первых, переработка ОЯТ в замкнутом ЯТЦ по времени происходит намного раньше, чем разборка и захоронение ОЯТ в варианте открытого ЯТЦ. Поэтому в дисконтированной стоимости ЯТЦ переработка ОЯТ обходится дороже. Во-вторых, момент получения выгоды от возврата регенерата урана и плутония в цикл значительно удален во времени, что уменьшает влияние этой выгоды на общую стоимость замкнутого ЯТЦ.
Доля послереакторной части в общей усредненной стоимости ЯТЦ не превышала 20%. Поэтому значительное различие в стоимости послереакторной части замкнутого и открытого ЯТЦ не привело к значительному различию в общей усредненной стоимости этих топливных циклов. Еще меньшее влияние это оказало на различие в стоимости производства электроэнергии на АЭС с различными вариантами ЯТЦ, так как доля топливной составляющей стоимости производства электроэнергии на АЭС в странах OECD обычно составляет 15-25% при норме дисконтирования 5%.
Учитывая неопределенность в исходных технических и экономических данных, был проведен анализ результатов исследования на чувствительность. Рассмотрено влияние на усредненную стоимость ЯТЦ изменения следующих параметров:
- проектный срок эксплуатации реактора (25-40 лет);
- содержание урана-235 в отвалах заводов по обогащению (0,2-0,3%);
- глубина выгорания (40-60 ГВт·сут/т);
- величина нормы дисконтирования (2-15%).
Стоимость переделов ЯТЦ, диапазон изменения стоимостей представлен в таблице 3.
Таблица 3 – Диапазон изменения стоимостей переделов ЯТЦ, принятый для анализа на чувствительность [7]
| № п/п | Компоненты стоимости ЯТЦ | Базовая величина | Диапазон изменения |
| Дореакторная часть | |||
| Стоимость природного урана, долл./кгU | 40-90 | ||
| Конверсия оксида в гексафторид, долл./кгU | 6-11 | ||
| Стоимость работы разделения, долл./кг ЕРР | 80-130 | ||
| Изготовление топлива, долл./кгU | 200-350 | ||
| Послереакторная часть. Вариант переработки ОЯТ | |||
| Транспортировка ОЯТ (в пределах Европы), долл./кгU | 20-80 | ||
| Переработка ОЯТ (за исключением захоронения остеклованных ВАО), долл./кгU | 540-720 | ||
| Захоронение остеклованных ВАО, долл./кгU | 90-580 | ||
| Послереакторная часть. Вариант захоронения ОЯТ | |||
| Транспортировка и хранение ОЯТ, долл./кгU | 60-290 | ||
| Разборка и захоронение ОЯТ, долл./кгU | 140-670 |
Анализ на чувствительность показал, что усредненная стоимость замкнутого ЯТЦ реактора LWR с вероятностью 95% будет лежать в диапазоне 0,517-0,706 цент/кВт·ч. Усредненная стоимость открытого ЯТЦ реактора LWR с вероятностью 95% будет лежать в диапазоне 0,428-0,630 цент/кВт·ч. Вероятный диапазон усредненной стоимости открытого ЯТЦ 37% немного более широкий, чем для усредненной стоимости замкнутого ЯТЦ 30%.
Усредненная стоимость замкнутого и открытого ЯТЦ реактора BWR была рассмотрена в исследовании экспертов OECD укрупненно. Результаты оценки показали, что усредненная стоимость замкнутого и открытого ЯТЦ реактора BWR аналогичной мощности и с аналогичным графиком сооружения и эксплуатации близки к усредненной стоимости соответствующих ЯТЦ реактора PWR.
Четвертая оценка. Начиная с 1990 г. был проведен ряд исследований конкурентоспособности замкнутого ЯТЦ в условиях Германии. Выбор именно Германии обусловлен тем, что в этой стране велись дебаты о выборе концепции послереакторной части ЯТЦ. Для экономических оценок применялись различные подходы, что в определенной степени оказывало воздействие на результаты исследования. Наиболее высокую оценку среди специалистов получили полномасштабные исследования, проведенные Германским институтом энергетического хозяйства EWI и немецкой компанией VDEW, а также уже упоминавшееся выше исследование OECD. Результаты сравнения открытого и замкнутого ЯТЦ, выполненного экспертами OECD обновлены и переведены в условия Германии специалистами COGEMA.
Немецкие исследования, выполненные до 1994 г., в общем, показали преимущество открытого ЯТЦ перед замкнутым. После выхода в 1994 г. нового немецкого ядерного законодательства эти преимущества, в соответствии с выводами авторов, практически исчезли. По мнению авторов это может объясняться тем, что новое законодательство дало немецким энергетическим компаниям большую свободу в выборе варианта ЯТЦ. Законодательство разрешило энергетическим компаниям реализацию открытого ЯТЦ.
Сравнение затрат на замкнутый и открытый ЯТЦ для немецкой ядерной энергетики провела компания COGEMA в 1996 г. В соответствии с имеющимися контрактами, в настоящее время в Германии реализуется вариант замкнутого ЯТЦ на основе реакторов LWR. ОЯТ немецких АЭС перерабатывается на мощностях COGEMA (Франция) и BNFL (Великобритания) в соотношении примерно 50% на 50%. Выделенный при переработке плутоний в виде МОХ-топлива загружается в немецкие реакторы типа PWR и BWR. Однако, в связи с приближающимся сроком окончания контрактов на переработку ОЯТ, вопрос о выборе варианта ЯТЦ для немецкой ядерной энергетики пересматривается.
Специалистами COGEMA было проведено обобщающее сравнение вариантов ЯТЦ для ядерной энергетики Германии в целом. Использовались новейшие экономические характеристики заводов по переработке ОЯТ, в частности учитывалось снижение за последние годы удельной стоимости переработки, улучшение уровней выделений урана и плутония, снижение удельного количества отходов переработки ОЯТ. Рассматривался замкнутый ЯТЦ, основанный на возможностях COGEMA и предполагающий использование плутония в качестве МОХ-топлива LWR, и открытый ЯТЦ с захоронением ОЯТ.
Оба варианта охватывали все этапы ЯТЦ, начиная от добычи природного урана и заканчивая обращением с ВАО либо ОЯТ. Рассматривался полный баланс топлива немецкой атомной энергетики и полные затраты на ЯТЦ с 1979 по 2029 гг. Таким образом, в данном случае рассматривался не открытый ЯТЦ в чистом виде, а некоторый переходный вариант от замкнутого ЯТЦ к открытому.
Мощность атомной энергетики Германии была принята постоянной на уровне 22 ГВт, начиная с 1994 г. Предполагалось, что, благодаря программе улучшения топливных характеристик реакторов, средняя глубина выгорания выгружаемого ОЯТ к 2015 г. достигнет значения 52 ГВт·сут/т. Полученные результаты не дают предпочтения ни одному из вариантов.
При этом техническая неопределенность в оценке стоимости реализации замкнутого ЯТЦ значительно ниже, чем открытого. По некоторым оценкам, около 80% общей стоимости замкнутого ЯТЦ доказана в промышленном масштабе, в то время как риск и неопределенность в стоимости открытого ЯТЦ велики и будут оставаться на современном уровне еще значительный период времени. В особенности это касается разборки и кондиционирования ОЯТ открытого ЯТЦ, надежности и стоимости захоронения ОЯТ в геологические формации.
Результаты исследования COGEMA были проанализированы на чувствительность к изменению основных технических и экономических факторов. Этот анализ показал, что стоимость замкнутого ЯТЦ довольно стабильна и мало зависит от изменения начальных параметров. Диапазон колебания стоимости замкнутого ЯТЦ составляет около 5-9% от средней стоимости. Это объясняется технической и промышленной освоенностью, а значит стабильностью, главных компонентов, определяющих стоимость замкнутого ЯТЦ. Таким образом, замкнутый ЯТЦ представляет сравнительно низкий риск для энергетических компаний. Для открытого ЯТЦ результаты показали большую степень неопределенности – 8-20% [7].
Дата добавления: 2015-09-13; просмотров: 173; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |