2023年4月16日，在七國集團(tuán)氣候、能源及環(huán)境部長會議期間舉行的核能論壇上，美國、法國、英國、加拿大和日本五個國家共同發(fā)布了關(guān)于核燃料供應(yīng)鏈合作的聲明，將加強(qiáng)相關(guān)資源和能力整合，在鈾礦冶采礦、轉(zhuǎn)化、濃縮和燃料制造方面開展合作，加強(qiáng)核燃料供應(yīng)鏈的深度和彈性，為在運(yùn)反應(yīng)堆機(jī)組提供穩(wěn)定的燃料供應(yīng)，確保未來先進(jìn)反應(yīng)堆燃料的供應(yīng)安全，進(jìn)一步減少對俄羅斯核燃料供應(yīng)鏈的長期依賴。

隨著五國持續(xù)深化核燃料供應(yīng)鏈合作，其業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)⒏采w核燃料全產(chǎn)業(yè)鏈，在生產(chǎn)制造、研發(fā)創(chuàng)新等方面具備技術(shù)競爭優(yōu)勢，國際核燃料供應(yīng)市場格局將加速變革，核燃料組件供應(yīng)市場變化尤為明顯。

西方核燃料組件供應(yīng)商市場競爭力強(qiáng)

目前，五個國家作為老牌核電國家，擁有西屋電氣公司、法馬通公司、全球核燃料公司(GNF)等核燃料制造商，涉及壓水堆、沸水堆、重水堆燃料制造，在國際核燃料組件市場占比超過50%，具有較強(qiáng)的市場競爭力。俄烏沖突后，西屋公司和法馬通公司與保加利亞、捷克、烏克蘭等國簽署了長期燃料組件供應(yīng)協(xié)議，持續(xù)搶占俄羅斯在中東歐的傳統(tǒng)VVER燃料市場，改變了國際核燃料市場供應(yīng)格局。

1.西屋電氣公司

美國西屋電氣公司是市場占比最大的壓水堆和沸水堆燃料制造商，在全球核燃料市場的占比約22%。該公司的所有權(quán)多次易主，現(xiàn)由加拿大布魯克菲爾德資產(chǎn)管理公司所有。西屋公司主要服務(wù)美國和歐洲市場，通過燃料專利技術(shù)授權(quán)以及合資公司等多種方式與其他公司合作生產(chǎn)燃料。1991年，西屋公司與英國核燃料公司、西班牙埃努薩公司合作成立歐洲燃料公司(EFG)，向歐洲出售壓水堆燃料。

西屋公司有三家燃料制造廠，分別位于美國哥倫比亞、瑞典韋斯特羅斯和英國斯普林菲爾德，燃料組件年產(chǎn)能分別為2154、600、860噸鈾。哥倫比亞廠最初僅生產(chǎn)壓水堆燃料，后增加了一條沸水堆燃料組件裝配線，向美國供應(yīng)沸水堆燃料。韋斯特羅斯廠可生產(chǎn)壓水堆和沸水堆燃料，大部分用于歐洲市場。該廠還生產(chǎn)VVER-1000燃料組件，未來將與埃努薩公司合作生產(chǎn)VVER-440燃料組件。斯普林菲爾德廠不同于其他廠，西屋公司僅擁有150年的運(yùn)營租約，設(shè)施的所有權(quán)歸英國核退役管理局所有。斯普林菲爾德廠是英國先進(jìn)氣冷堆燃料的唯一制造廠，未來也將生產(chǎn)AP1000燃料組件。

西屋公司在各國市場都提供相同的燃料設(shè)計(jì)，具有14×14~17×17型壓水堆燃料的制造能力。在20世紀(jì)70年代中期，西屋公司開發(fā)了17×17標(biāo)準(zhǔn)型燃料組件(SFA)，并先后發(fā)展出了Vantage5、Performance+、Robust、RFA-2(目前主要型號)等燃料設(shè)計(jì)。基于對RFA設(shè)計(jì)的改型，西屋公司引入了用于AP1000的燃料組件。西屋公司主要的沸水堆產(chǎn)品為10×10型的SVEA-96Optima2和SVEA-96Optima3。該公司也在推廣最新的11×11型的TRITON11，已于2010年在歐洲市場進(jìn)行了首次交付。

西屋TRIRON11沸水堆燃料

2.法馬通公司

法馬通公司是壓水堆和沸水堆燃料組件的主要制造商，在全球核燃料市場的占比約20%，由法國電力公司(75.5%)、日本三菱重工(19.5%)和法國艾西斯騰工程公司(5%)所有。法馬通主要服務(wù)歐洲和美國市場，其最大的客戶是法國電力公司。法馬通有三家燃料制造廠，位于法國羅曼、德國林根和美國里奇蘭，燃料組件年產(chǎn)能分別為1400、650、1200噸鈾。羅曼廠僅生產(chǎn)壓水堆燃料組件，林根廠和里奇蘭廠可生產(chǎn)壓水堆和沸水堆燃料組件。林根廠未來還準(zhǔn)備生產(chǎn)VVER-1000燃料組件。

法馬通公司具備14×14~18×18型壓水堆燃料組件的生產(chǎn)能力，主要產(chǎn)品包括AFA 3G、HTP、AGORA以及GAIA。20世紀(jì)70年代，法馬通從西屋公司引進(jìn)SFA組件并進(jìn)行了改進(jìn)，提出先進(jìn)燃料組件(AFA)設(shè)計(jì)，先后開發(fā)了AFA2G、AFA2GE、AFA3G等燃料型號。其中，AFA3G于1988年投入商用，是國際上應(yīng)用最廣泛的燃料組件設(shè)計(jì)之一。法馬通還有西門子HTP燃料組件的生產(chǎn)能力(西門子公司核電業(yè)務(wù)部曾于2001年與法馬通公司合并)。基于AFA3G和HTP兩種燃料組件類型，法馬通開發(fā)了AGORA-A、AGORA-H和目前主推的最新型號GAIA。GAIA改善了燃料組件的機(jī)械性能，已于2021年首次在美國希倫哈里斯核電站實(shí)現(xiàn)了全堆芯GAIA換料。

法馬通目前廣泛應(yīng)用的沸水堆燃料組件為ATRIUM10，是基于西門子公司ATRIUM沸水堆燃料組件系列研發(fā)的。該組件為10×10布置，其中最先進(jìn)的是ATRIUM10XM。法馬通在此基礎(chǔ)上開發(fā)了11×11布置的ATRIUM11，有望取代ATRIUM10XM。

3.全球核燃料公司

全球核燃料公司(GNF)是主要的沸水堆燃料生產(chǎn)商，在全球核燃料市場的占比約8%，由美國通用電氣公司(GE，51%)和日本日立公司(HITACHI，49%)所有。GNF有兩家子公司，美國分公司(GNF-A)和日本分公司(GNF-J)。GNF-A負(fù)責(zé)GE公司核燃料的設(shè)計(jì)、制造和銷售，主要服務(wù)美國和歐洲市場。GNF-A在美國威爾明頓有一家燃料制造廠，燃料組件年產(chǎn)能為1000噸鈾，在歐洲主要由西班牙埃努薩公司通過GE的技術(shù)許可協(xié)議制造沸水堆燃料。GNF-J整合了日立公司和東芝公司的燃料銷售，在日本栗濱有一家燃料制造廠，整體燃料設(shè)計(jì)落后于GNF-A，僅服務(wù)于日本市場。

通用電氣公司的沸水堆系統(tǒng)經(jīng)歷了BWR-1~BWR-6六個不同階段的發(fā)展，GNF沸水堆燃料組件也相應(yīng)經(jīng)歷了六代較大的改進(jìn)。此后GNF又推出了GE8~GE14等不同型號的沸水堆燃料組件。目前主要的燃料型號為GE14、GNF2、GNF3，均采用10×10布置。GE14的部署應(yīng)用正在逐漸減少，GNF2是目前GNF部署應(yīng)用最多的燃料設(shè)計(jì)，未來GNF3將取代GE14和GNF2。

俄羅斯在歐洲核燃料市場占據(jù)重要份額

俄羅斯的核燃料制造由俄羅斯國家原子能集團(tuán)公司(Rosatom)的全資子公司核燃料產(chǎn)供集團(tuán)(TVEL)負(fù)責(zé)，在全球核燃料市場的占比約17%。俄羅斯VVER壓水堆所使用的燃料組件不同于西方壓水堆燃料設(shè)計(jì)，為六邊形排列。俄烏沖突前，依托于VVER反應(yīng)堆的出口建設(shè)，俄羅斯強(qiáng)化了VVER燃料在國際市場尤其是歐洲市場中的占比。在中東歐地區(qū)，在運(yùn)的VVER-440機(jī)組共有17臺，分別位于捷克、匈牙利、斯洛伐克、芬蘭和烏克蘭。在運(yùn)的VVER-1000機(jī)組也有17臺，其中13臺位于烏克蘭，其余在保加利亞和捷克。

TVEL有兩個燃料制造廠，機(jī)械制造廠(MSZ)和新西伯利亞化學(xué)濃縮物廠(NCCP)，分別具有不同類型燃料的生產(chǎn)能力，但都可以生產(chǎn)VVER-1000燃料組件。MSZ一直是TVEL的主要燃料制造廠，燃料組件年產(chǎn)能為1560噸鈾，可以生產(chǎn)俄羅斯大部分堆型(RBMK、EGP、VVER-440、VVER-1000、VVER-1200、KLT-40s、RITM-200、BN-600)的燃料以及研究堆的燃料。MSZ也是俄羅斯唯一一家使用后處理回收鈾(RepU)的燃料制造廠。NCCP主要生產(chǎn)VVER-1000燃料組件，燃料組件年產(chǎn)能為1200噸鈾，包括TVS-2M、TVSA和TVSA-12三種燃料設(shè)計(jì)。俄羅斯所開發(fā)的用于西方壓水堆的TVS-K也是由NCCP生產(chǎn)的。

俄烏沖突后國際核燃料市場正發(fā)生變革

歐盟在俄烏沖突前就一直推動成員國VVER反應(yīng)堆燃料供應(yīng)多元化，要求歐盟主要燃料制造商對VVER燃料供應(yīng)進(jìn)行中長期的規(guī)劃。然而，歐盟在燃料供應(yīng)多元化方面一直進(jìn)展甚微。

俄烏沖突后，俄羅斯在歐洲的核燃料供應(yīng)市場迅速受到較大的沖擊，西屋和法馬通持續(xù)搶占俄羅斯的核燃料供應(yīng)市場。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，俄羅斯2022年核燃料及相關(guān)產(chǎn)品的出口貿(mào)易額增長20%以上，但在歐洲地區(qū)的出口顯著下降，在中國、印度、土耳其的出口增加。俄羅斯核燃料供應(yīng)中，亞洲地區(qū)的戰(zhàn)略重要性正在逐漸提高。目前，中東歐地區(qū)僅匈牙利仍在使用俄羅斯核燃料。烏克蘭停用了俄羅斯的核燃料，捷克、保加利亞、芬蘭由于合同未到期，短期內(nèi)仍在使用俄羅斯核燃料，但已與西屋和法馬通簽署了供應(yīng)協(xié)議，斯洛伐克也在進(jìn)行核燃料招標(biāo)，以尋求燃料供應(yīng)多元化。

美國參議院和眾議院在2023年5月通過法案，將在2028年后完全禁止進(jìn)口俄羅斯的濃縮鈾產(chǎn)品，在核燃料供應(yīng)鏈方面實(shí)現(xiàn)與俄羅斯的脫鉤斷鏈，2028年前每年設(shè)定一定數(shù)額的進(jìn)口豁免，以保障反應(yīng)堆的持續(xù)運(yùn)行。隨著美、法、英、加、日五國深化核燃料供應(yīng)鏈合作，其在核燃料全產(chǎn)業(yè)鏈將具備更強(qiáng)的技術(shù)競爭優(yōu)勢，為占據(jù)更大的市場份額保持競爭力，進(jìn)一步穩(wěn)固行業(yè)壟斷地位，控制國際核燃料市場的定價議價權(quán)，加速國際核燃料市場供應(yīng)格局變化。

啟示與建議

國外主要核工業(yè)國家經(jīng)過多年的沉淀，具有了成系列的核燃料組件品牌，具備獨(dú)立自主的核燃料供應(yīng)能力。五國核燃料供應(yīng)鏈的合作目標(biāo)之一是減少對俄羅斯供應(yīng)鏈的長期依賴，但隨著合作深入也將對其他國家的核燃料出口帶來競爭壓力，增加了新興國家進(jìn)入國際核燃料供應(yīng)市場的難度。

近年來，我國核電“走出去”步伐加快，與巴基斯坦、阿根廷等國進(jìn)行了一系列的核電合作。隨著未來我國核電“走出去”規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，核燃料出口也將進(jìn)一步面臨老牌核燃料出口國家的競爭壓力。為保障我國核燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提升核燃料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)競爭實(shí)力，建設(shè)健全的自主化的核燃料供應(yīng)鏈，提高核燃料出口競爭優(yōu)勢。

一是加大核燃料相關(guān)的科技研發(fā)投入力度，開發(fā)具有創(chuàng)新性的核燃料組件產(chǎn)品，改進(jìn)核燃料供應(yīng)鏈中薄弱環(huán)節(jié)，從技術(shù)能力和供應(yīng)鏈能力上提升競爭優(yōu)勢。二是打造核燃料組件產(chǎn)品系列品牌，通過穩(wěn)定的升級改進(jìn)，形成具有知名度的核燃料組件品牌，利用“品牌效應(yīng)”促進(jìn)核燃料組件在國際市場上的出口。三是深化國際核能合作，通過反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和燃料設(shè)計(jì)的密切聯(lián)系，依托“華龍一號”反應(yīng)堆的出口，強(qiáng)化燃料組件的出口市場。(摘編自《中國核工業(yè)》雜志2023年第8期)