巴西的核电
2024 年 5 月 20 日更新
·巴西拥有两座核反应堆,发电量约占全国发电量的3%。
·其第一座商用核动力反应堆于 1982 年开始运行。
·该国第三座核电站的建设在停顿了七年多之后,于 2022 年 11 月重新恢复建设。2023 年 4 月,根据安格拉杜斯雷斯市政府的命令,建设再次暂停。
2
可运行反应堆
1,884 兆瓦
1
在建反应堆
1,340 兆瓦
可运行核电容量
电力行业
总发电量(2022 年): 677 TWh
发电结构:
l水电 427 TWh (63%);
l风电 81.6 TWh (12%);
l生物燃料及废弃物 56.8 TWh (8%);
l天然气 42.1 TWh (6%);
l太阳能 30.1 TWh (4%);
l核电 14.6 TWh (2%);
l煤炭 14.2 TWh (2%);
l石油 10.1 TWh (1%)。
进出口平衡: 净进口12.9 TWh(进口17.9 TWh,出口5.0 TWh)
总消耗量:约 551 TWh
人均用电量: 2022 年约为 2600 千瓦时
资料来源:国际能源署、世界银行。2022 年数据。
巴西的人均电力消耗从 1990 年的不到 1500 千瓦时/年强劲增长至 2022 年的 2600 千瓦时/年左右。
对水电的高度依赖导致了一些气候脆弱性,这促使政策制定者减少对水电的依赖。2001 年和 2015 年的严重干旱导致电力严重短缺,城市供水受限。2010 年 2 月,政府批准对 11.2 GWe 的 Belo Monte 水电项目投资 93 亿美元,该项目于 2016 年投入使用。该项目的建设涉及淹没亚马逊盆地 500 平方公里的土地。进一步开发水电的可能性被认为有限。
巴西约 40% 的电力由国家电力公司生产。约 20% 的电力来自国有公用事业公司,其余来自私营公司。
核电厂
巴西可运行的反应堆
反应器名称
模型
反应器类型
净容量(MWe)
施工开始
首次并网
安格拉 1
2 环 WE
压水反应堆
609
1971-05
1982-04
安格拉 2
预科
压水反应堆
1,275
1976-01
2000-07
安格拉 1 号的蒸汽供应系统不断出现问题,在最初几年一度停运。其最初 15 年的终生负荷率仅为 25%,但自 1999 年以来情况好多了。国产化率约为 8%。
截至 2020 年 2 月,Eletrobrás 正在与 Westinghouse 合作,将 Angra 1 的运行寿命从 40 年延长至 60 年。2020 年 10 月,Westinghouse 与 Eletronuclear 签署了一份合同,进行工程分析以支持长期运行 (LTO) 计划。2018 年,Eletronuclear 请求 IAEA 对 Angra 1 进行长期运行安全方面 (SALTO) 审查。IAEA 得出结论,Electronuclear 正在“及时为 1 号机组的安全 LTO 做好准备”,并鼓励运营商实施全面的设备认证计划和 LTO 期间的长期劳动力计划。
安格拉2号机组的土建工程于1976年开始,但由于缺乏资金和需求增长低于预期,该机组直到2000年底才开始运营。本地化程度约为40%。
安格拉 3
安格拉 3 号机组的设计与 2 号机组相同。该项目于 1984 年开始动工,但在全面开工前于 1986 年暂停。全面开工于 2010 年开始,但由于腐败调查和资金问题于 2015 年暂停(见下文)。工程于 2022 年 11 月重新开始。
2006 年 11 月,政府宣布计划完成安格拉 3 号核电站,并从 2015 年开始在同一地点再建造四座 1000 MWe 核电站。2007 年 6 月,巴西国家能源政策委员会确认了安格拉 3 号核电站的建设许可,并于 7 月获得总统批准。环境审批于 3 月获得批准,所有其他审批于 2009 年 7 月获得批准。2008 年 12 月,Eletronuclear 与 Areva(现为 Framatome)签署了一项工业合作协议。Areva 随后预计将完成安格拉 3 号核电站建设,并被考虑提供进一步的反应堆。Areva 还签署了安格拉 1 号核电站的服务合同。
安格拉 3 号核电站的第一块混凝土于 2010 年 6 月浇筑,紧接着国家核能委员会 ( Comissão Nacional de Energia Nuclear , CNEN) 颁发了建设许可证。该核电站预计在 66 个月后于 2015 年底投入运营。2013 年 11 月,根据 2008 年协议,国家核能委员会将一份价值 12.5 亿欧元(17 亿美元)的合同授予阿海珐 (Areva, 现为法马通 (Framatome)),用于提供工程服务和零部件、数字仪表和控制系统、安装工程监督和机组调试。两个巴西财团竞标安装合同。一份是与反应堆一次系统相关的机电组装,价值约 13.1 亿雷亚尔(6.4 亿美元),另一份是二次侧工作,估计价值 16.7 亿雷亚尔(8.16 亿美元)。两项合同均于 2014 年 2 月授予。
2015 年年中,在腐败调查之后,Eletrobras 暂停了两项合同。2016 年年中,腐败调查涉及 Eletronuclear,随后资金耗尽,工程被迫停止。2017 年 1 月,Eletronuclear 正式废除了机电合同,驳回了 Andrade Gutierrez、Camargo Correa、Queiroz Galvão、UTC、Techint、Odebrecht 和 EBE 等公司的上诉。当时该装置已完成约 65%。
2017 年 3 月,政府宣布计划在 2018 年前出售安格拉 3 号核电站。能源部副部长表示,俄罗斯和中国投资者都表示了兴趣,但 Eletronuclear 将担任运营商。据报道,2017 年 7 月,中国核工业集团公司 (CNNC) 以及 Rosatom、Kepco 和三菱-阿海珐财团也对此表示感兴趣。2017 年 9 月,双方签署了一项协议,以推动安格拉 3 号核电站和未来项目的建设。随后,双方于 2017 年 11 月和 2018 年 6 月分别与 Rosatom 和 EDF 签署了类似协议。
2018 年 11 月,有报道称,Eletronuclear 正在与 CNNC 和国家电力投资公司 (SPIC)、KEPCO、Rosatom 以及由 EDF 和三菱重工组成的财团进行谈判,以完成该装置。政府估计成本为 150 亿雷亚尔(38.4 亿美元)。2019 年 10 月,Eletronuclear 宣布已将 CNNC、Rosatom 和 EDF 列入潜在投资者名单。2019 年 12 月,Nuclebrás Equipamentos Pesados 为该装置运送了最后一台冷凝器。
尽管准备了国际招标(见上文),但 2021 年 7 月,Eletronuclear 宣布由 Ferreira Guedes、Matricial 和 ADtranz 组成的巴西财团(Agis Consortium)已提交了完成该装置的中标投标。与 Eletronuclear 的合同于 2022 年 2 月签署。2022 年 5 月底,Eletronuclear 与 Nuclebrás Equipamentos Pesados (NUCLEP) 签署了一份价值 8400 万美元的协议,用于制造和交付 Angra 3 的新热交换器。
该机组的建造将于2022年11月重新开始。
早在 2010 年 12 月,巴西国家开发银行 (BNDES) 就批准为 Angra 3 号项目提供 61 亿雷亚尔(36 亿美元)的融资,几乎占当时预计成本 99 亿雷亚尔的 60%。2012 年 12 月,国有 Caixa Economica Federal 银行同意向 Eletrobras 贷款 38 亿雷亚尔(18.6 亿美元),用于完成该机组。当时预计总成本为 75.9 亿美元。2021 年 6 月,BNDES 聘请了 Angra Eurobras NES(一家包括比利时工程公司 Tractebel 在内的财团)来完成该项目。
2023 年 2 月,“核技术和活动联合议会阵线”成立,旨在加快安格拉 3 号核电站的建设,在安格拉核电站建造另一座反应堆,并在该国建造更多 SMR。
2023 年 4 月,安格拉 3 号核电站的建设工作再次因安格拉杜斯雷斯市政府的命令而停止。市长表示,他认为 Eletronuclear 正在执行的项目不符合市政府的批准。据报道,Eletronuclear 尚未支付商定的 2.64 亿巴西雷亚尔(约 5300 万美元)社会环境补偿金。2023 年 5 月,Eletronuclear 宣布致力于通过与安格拉杜斯雷斯市政厅进行建设性对话来解除禁运。
巴西在建和拟建核反应堆
反应堆
模型
总容量
开始施工
商业运营
安格拉 3
压水反应堆
1405 MWe(净功率 1340 MWe)
2010 年 6 月
2028
在建总数:1*
伯南布哥州东北部
电源x4
4000兆瓦
米纳斯吉拉斯州东南部
电源x4
4000兆瓦
* 2015 年至 2022 年 11 月期间暂停建设,2023 年 4 月起再次暂停建设
更多核电厂
核能电力公司已提议在东北部建造两座新核电站,在东南部安格拉附近再建造两座。2009年底,该公司开始了初步选址研究。2013 年初,两座核电站正在评估中:一座位于东北部,位于伯南布哥州和巴伊亚州之间的圣弗朗西斯科河上的一座大坝上,发电量高达 6600 MWe;另一座位于该国东南部米纳斯吉拉斯州北部,位于安格拉内陆,发电量为 4000-6000 MWe。然而,资金是个问题,2012 年 5 月,政府表示,任何新核电站的建设都要到 2020 年之后才会开始。
2016 年 1 月,Eletronuclear 带领 CNNC 代表前往位于巴伊亚州海岸线以北的东北海岸塞尔希培州,寻找潜在场址。Rosatom 已表示愿意考虑采用建设-拥有-运营 (BOO) 项目,就像在土耳其一样,2014 年 7 月,Rusatom Overseas 和 Camargo Correa 签署了一项协议,将在现有安格拉核电站的场址上建设一些设施,并可能在新场址上合作建设核电机组。2015 年 6 月,西屋电气与国家核能委员会 (CNEN) 的子公司 NUCLEP 签署了一项协议,合作在巴西制造 AP1000 反应堆组件。韩国的 KEPCO 将提供其 APR1400。
2022 年 1 月,矿业和能源部宣布正在与 Eletrobras Cepel* 合作进行新工厂选址研究。
* 该组织的名称是葡萄牙语“电能研究中心”的缩写。
核工业发展
巴西于 1951 年在新成立的国家研究委员会的领导下开始开发核技术,但在 1964 年至 1985 年的军事政权统治下,这一进程加快了。1970 年,政府决定为第一座核电站招标。安格拉 1 号的交钥匙合同被授予西屋公司,并于 1971 年在里约热内卢和圣保罗之间的沿海地点开始建设。这就是现在位于里约热内卢州的阿尔瓦罗·阿尔贝托中央核电站 (CNAAA) 综合体,位于里约以西 130 公里处。
1975 年,政府采取了一项政策,以实现核技术的完全自给自足,并与西德签署了一项协议,在 15 年内供应八台 1300 MWe 核电机组。前两台(安格拉 2 号和 3 号)将立即建造,设备来自 Kraftwerk Union (KWU) b。根据技术转让协议,其余机组的 90% 成分将为巴西成分。为了实现这一目标,成立了一家国有公司 Empresas Nucleares Brasileiras SA (Nuclebrás),旗下有多家子公司,专注于工程和核燃料循环的特定方面。
然而,巴西的经济问题导致前两座巴西-德国反应堆的建设中断,整个计划在 20 世纪 80 年代末进行了重组。1988 年,一家新公司 Indústrias Nucleares do Brasil SA (INB) 接管了 Nuclebrás 的前端燃料循环子公司。安格拉 2 号和 3 号的建设责任被转移到 Eletrobrás 的子公司_Furnas Centrais Elétricas SA_ (Furnas)。然而,前 Nuclebrás 子公司 Nuclen 仍是核电站的建筑和工程公司,KWU 也参与其中。安格拉 2 号的建设于 1995 年恢复,德国银行、Furnas 和 Eletrobrás 提供了 13 亿美元的新投资。随后在 1997 年,Furnas 的核电业务与 Nuclen 合并,成立了 Eletrobrás Termonuclear SA (Eletronuclear),这是 Eletrobrás c的一家新子公司 ,负责所有核电站的建设和运营。在审查了 2013 年的政策后,政府于 2015 年 5 月表示,安格拉 3 号将是最后一座作为公共工程项目建造的核电站,为私募股权投资接下来的四座机组铺平了道路。
重型设备制造仍由前 Nuclebrás 子公司Nuclebrás Equipamentos Pesados SA (核重型设备,NUCLEP)负责 。NUCLEP 和 INB 都是国家核能委员会( Comissão Nacional de Energia Nuclear,CNEN)的子公司,但在行政上独立于国家核能委员会,并直接向科技部(Ministério da Ciência e Tecnologia)汇报。拥有 Eletronuclear 的 Eletrobrás 隶属于矿业和能源部。
军方对巴西核计划的影响持续存在。巴西是唯一一个军方将铀浓缩技术租借给民用核计划的非核武器国家,海军推动核领域的技术进步。此外,巴西也是唯一一个开发核动力潜艇的非核武器国家。
铀资源与燃料循环
由于 20 世纪 70 年代和 80 年代的积极勘探,巴西已合理地确定了 210,000 吨铀矿资源量。自 20 世纪 80 年代中期以来,勘探方面的投资很少。三个主要矿床是:Pocos de Caldas(米纳斯吉拉斯州;矿山于 1997 年关闭);Lagoa Real 或 Caetité(巴伊亚州;自 1999 年开始运营);以及 Itataia,现称为 Santa Quitéria(塞阿拉州;磷酸盐为副产品;计划开始生产)。
1988 年宪法规定联邦政府对铀资源及其开发拥有垄断权。修正案提议向私营企业开放铀矿勘探和开采,就像 1995 年在石油和天然气领域所做的那样。
2022 年 12 月,巴西核工业公司 (INB) 与俄罗斯原子能公司签署了一项合同,从 2023 年到 2027 年向安格拉核电站供应 330 吨天然 UF6 形式的铀。2023年5 月,与西屋公司签署了三份合同,涵盖为安格拉 1 号重新装填供应先进的 16x16 燃料组件,开发燃料组件保护网格组件的项目,以及为 INB 提供在美国运输燃料的工作人员。
矿业
铀矿开采始于 1982 年,但唯一运营的铀矿是 INB 位于 Cachoeira 交代岩矿床的 Lagoa Real/Caetité,年产量为 340 吨铀。2013 年,全部 192 吨铀产量均来自 Caetite,该矿的露天开采作业于 2012 年结束,地下开采作业面临许可困难。堆浸法的适度生产一直持续到 2016 年。该矿已知铀资源量为 10,000 吨,铀品位为 0.3%。
INB 于 2017 年 1 月开始开发相邻的 Engenho 矿,该矿每年可生产 200-300 吨铀。最初计划于 2017 年 10 月投产,但并未开始。
2020 年 1 月,巴西能源部长报告称,对 INB 的投资将使其能够从 2020 年开始从卡埃特矿每年生产 150 吨铀,到 2023 年将扩大到 360 吨。通过与私营公司合作,政府的目标是到 2024 年从圣基特里亚的矿山实现 1600 吨/年的铀产量。2020 年,巴西生产了 15 吨铀。
2008 年,INB 与肥料生产商 Galvani 达成协议,从该国北部 Itataia/Santa Quitéria 3开采的磷酸盐中回收铀 。该露天矿预计从 2016 年开始每年生产 970 吨铀,并作为磷酸盐的副产品或联产品增加到 1270 吨铀/年,但许可审批进展缓慢。储量为 79,000 吨铀,铀含量为 0.1%,另有 140,000 吨铀资源被引用。2022 年 3 月,巴西环境与可再生自然资源研究所 (IBAMA) 接受了 Santa Quiteria 项目的环境审查。INB 预计 Itataia 设施将于 2023 年开始运营。
开采的铀矿经过转化后均在国内使用,大部分还运往国外进行浓缩。
转换
除了海军在阿拉玛的小型实验工厂外,所有转化工作均由法国阿海珐公司完成。UF6大部分被送往 Urenco 进行浓缩,但越来越多地可以在巴西的雷森德工厂进行浓缩。
铀浓缩
大部分浓缩工作均由欧洲或美国的铀浓缩公司进行。
20 世纪 80 年代初,巴西海军启动了核推进计划,并于 1989 年开展了离心浓缩的开发。在伊佩罗(圣保罗州)的阿拉玛实验中心建造了一座示范工厂,该工厂至今仍是海军设施,为潜艇计划提供浓缩度低于 20% 的燃料。据报道,这里的铀-235 浓缩度达到 5%。
雷森德e工业浓缩厂利用海军在阿拉玛开发的浓缩技术,以及海军建造并租给 INB 的离心机, 旨在满足安格拉反应堆的大部分需求。离心机是国内开发的,类似于 Urenco 技术。
雷森德核电站一期工程于 2006 年由 INB 正式开工建设。该核电站这一阶段最初预计由四个模块组成,总产能为 115,000 SWU/年,每个模块由四到五个级联组成,每个级联产能为 5000-6000 SWU/年。该核电站于 2009 年开始生产,当年生产了 730 公斤 4% 浓缩铀。2012 年,三级级联投入运行;第七级于 2018 年 8 月投入使用,当时 INB 表示,第一阶段将总共涉及 10 级。一期工程一旦完工,将为安格拉 1 号提供 80% 的燃料需求。
第二阶段计划建设另外 30 个梯级。迄今为止,已投资 5.6 亿巴西雷亚尔(约 1.35 亿美元)。预计两个阶段的总投资成本为 30 亿巴西雷亚尔(约 7.3 亿美元)。
2016 年 6 月,INB 与阿根廷 CNEA 的子公司 Conaur 签订合同,为 Carem 反应堆出口四吨浓缩氧化铀。
INB 还运营一家生产 UO 2粉末的转化工厂,年产能为 160 吨。
燃料制造
INB 的燃料制造厂由西门子设计,也位于雷森德,年生产能力为 120 吨颗粒和 280 吨燃料组件。
放射性废物管理
国家核能委员会 ( Comissão Nacional de Energia Nuclear , CNEN) 负责放射性废物的管理和处置。2001年的立法规定了低级和中级废物的处置库选址、建造和运营。在安格拉 3 号核电站投入使用之前,应制定长期解决方案。
用过的燃料被存放在安格拉,等待制定再加工或直接处置的政策。它不被视为废物。
研究反应堆使用过的燃料(全部为低浓缩铀)均返回原产地。
研究与开发
CNEN 的研究与开发局 (DPD) 负责所有燃料循环、反应堆技术、放射性同位素和相关研发。五个核研究中心开展各种研发工作。圣保罗核能研究所 (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares , IPEN) 拥有两座研究反应堆(包括一座 5 MW 池式反应堆)和一座回旋加速器,可生产放射性同位素。
2013 年 5 月,阿根廷 INVAP 公司获得了在阿根廷建造 RA-10 研究反应堆和在巴西建造多用途反应堆 (RMB) 的合同,澳大利亚的 OPAL 反应堆是这两个反应堆的参考设计。这两座反应堆将用于生产医用放射性同位素,以及先进核燃料和材料的辐照试验和中子束研究。根据 2012 年 1 月签署的相关合同,巴西 Intertechne 公司正在为 RMB 开发建筑物、系统和基础设施的概念和基本设计。建设于 2018 年在圣保罗州伊佩罗市开始。该研究反应堆项目是阿根廷和巴西核能双边合作日益加强的一部分。
在圣保罗海军阿拉玛技术中心(CTMSP ),核能发电实验室 (LABGENE) 正在开发用于海军推进的原型反应堆。原型的反应堆压力容器由 NUCLEP ( Nuclebrás Equipamentos Pesados SA ) 提供。据报道,该计划曾被重新定向为该国东北部小型发电厂的可能应用。核推进原型反应堆的组装于 2020 年 10 月开始。反应堆以及发电机、电动机和部署在核潜艇上的其他系统将在 CTMSP 进行测试。如果测试成功,类似的反应堆将安装在_Alvaro Alberto_潜艇上,该潜艇由巴西海军作为 SN-BR 项目的一部分开发。
巴西参与了第四代国际论坛和国际原子能机构 INPRO(国际创新核反应堆和燃料循环项目)计划,这两个计划都致力于开发新一代反应堆设计和系统。CNEN 还与西屋公司合作开发 IRIS 模块化反应堆。
2022年6月,巴西核能公司与法国电力公司续签了2018年的谅解备忘录。该协议将在未来五年内就巴西核能项目的开发展开相互合作。
监管、安全和防扩散
主要立法是 1962 年的《国家核能政策》,该政策确立了国家对核材料的控制。国家核能委员会 (CNEN) 成立于 1956 年,最初向总统战略事务秘书汇报,但现在隶属于科技部。1974 年通过立法,确立 CNEN 为该国的核监管机构。CNEN 的辐射防护和安全局 (DRS) 负责所有核设施的许可和监督。
2021 年 5 月,巴西政府宣布成立一个独立于 CNEN 的新监管机构。国家核安全局 ( Autoridade Nacional de Segurança Nuclear , ANSN) 成立后,将拥有独立于 CNEN 的行政、技术和财务自主权,并负责制定与所有核设施和活动的安全、辐射防护和安保相关的要求。CNEN 将继续负责核能的规划和总体政策及宣传。
1989 年,巴西环境与可再生自然资源研究所 ( Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis,IBAMA) 成立,负责对所有设施(包括核设施)进行环境许可,但 CNEN 仍然是核许可辐射方面的共同主管机构。IBAMA 隶属于环境部。
国家科学技术发展委员会(Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico,CNPq)成立于 1951 年,作为国家研究委员会,致力于开发巴西的核技术。
不扩散
巴西自 1998 年起作为无核武器国家(1995 年签署)成为《不扩散核武器条约》(NPT)的缔约国,但自 1967 年起成为《特拉特洛尔科条约》的缔约国。巴西对《不扩散核武器条约》的保留意见是,该条约不豁免用于民用工程的和平核爆炸,而且它在全球裁军方面表现疲软。尽管如此,巴西自 1968 年起就与国际原子能机构(IAEA)签订了保障协定(INFCIRC 110 和 147)。
虽然《特拉特洛尔科条约》不包括阿根廷,但两国关系始终是竞争关系,而非军备竞赛。1985 年,随着民选政府的成立,巴西和阿根廷签署了《核政策联合声明》,以解决“国际核设备和材料供应中出现的日益严重的困难”。在 20 世纪 70 年代和 80 年代追求核燃料循环独立的过程中,巴西坚决否认拥有核武器的愿望。尽管如此,美国仍积极试图反击巴西与西德的协议,因为该协议包括提供浓缩技术的可能性。
1988 年颁布新宪法后,该国再次放弃发展核武器,并于 1991 年成立了巴西-阿根廷核材料核算和控制局 (ABACC)。这促成了 1991 年巴西、阿根廷、ABACC 和国际原子能机构之间的四方协议 (INFCIRC 435),该协议于 1994 年生效,在国际原子能机构的支持下实施了包括海军设施在内的全方位保障措施。
1996年,巴西成为核供应国集团成员。
巴西没有接受与国际原子能机构达成的保障协定有关的附加议定书,其原则是国际体系提倡的是防扩散,而不是更根本的核裁军问题,实际上是因为该议定书对潜艇计划的适用性尚不明确,而且可能会与 ABACC 相冲突(阿根廷也没有签署附加议定书)。
2010 年,巴西与土耳其签署了一项协议,即《德黑兰宣言》,将伊朗 20% 浓缩铀换成外国燃料,用于德黑兰研究反应堆,缓解了人们对伊朗将铀浓缩到这一水平的担忧。这项协议并未付诸实施,但后来促成了与联合国安理会五个常任理事国和德国(P5+1)达成的协议。
核技术论坛
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