[论文解读] The Future of Nuclear Energy: Facts and Fiction: An update using 2009/2010 Data

Michael S. Dittmar|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2011

Graphite, nuclear technology, radiation studies被引用 4

一句话总结

本文使用2009–2010年的数据更新了2009年对核能未来的分析，揭示尽管新建核电站，全球核电机组发电量仍持续下降，尤其在中、俄两国。研究指出铀供应存在严重短缺，哈萨克斯坦的铀矿开采热潮预计在2020年达到顶峰，并于2035年崩溃，对长期核能扩张计划构成挑战，暴露出资源报告与成本假设中的缺陷。

ABSTRACT

An update of our 2009 study, "The Future of Nuclear Energy, Facts and Fiction" using the 2009 and the available 2010 data, including a critical look at the just published 2009 edition of the Red Book, is presented. Since January 2009, eight reactors with a capacity of 4.9 GWe have been connected to the electric grid and four older reactors, with a combined capacity of 2.64 GWe have been terminated. Furthermore, 27 reactor constructions, dominated by China (18) and Russia (4), have been initiated. The nuclear fission produced electric energy in 2009 followed the slow decline, observed since 2007, with a total production of 2560 TWhe, 41 TWhe (1.6%) less than in 2008 and roughly 100 TWhe less than in the record year 2006. The preliminary data from the first 10 months of 2010 in the OECD countries indicate that nuclear power production in North-America remained at the 2009 levels, while one observes a recovery in Europe with an increase of 2.5% and a strong rise of 5% in the OECD Asia-Pacific area compared to the same period in 2009. Worldwide uranium mining has increased during 2009 by about 7000 tons to almost 51000 tons. Still roughly 18000 tons of the 2010 world uranium requirements need to be provided from the civilian and military reserves. Perhaps the most remarkable new data from the just published 2009 edition of the Red Book, are that (1) the best understood RAR (reasonable assured) and IR (inferred) resources, with a price tag of less than 40 US dollars/Kg, have been inconsistently absorbed in the two to three times higher price categories and (2) uranium mining in Kazakhstan is presented with a short lifetime. The presented mining capacity numbers indicate an uranium extraction peak of 28000 tons during the years 2015-2020, from which it will decline quickly to 14000 tons by 2025 and to only 5000-6000 tons by 2035.

研究动机与目标

• 使用2009–2010年反应堆运行、铀矿开采与资源估算的更新数据，重新评估核能的未来。
• 通过揭示铀资源报告与供应预测中的不一致，挑战核能扩张的乐观预测。
• 评估全球核电增长的可持续性，尤其在反应堆老化与中、印、俄需求上升的背景下。
• 批判性审视《红皮书》铀资源数据的可靠性，特别是将低成本资源重新归类为高成本类别的做法。
• 评估哈萨克斯坦铀矿开采的长期可行性，该国主导了近期供应增长，但预计在2035年前将达峰并急剧下滑。

提出的方法

• 分析国际原子能机构（IAEA）与世界核能协会（WNA）提供的2009年及2010年初全球核电发电、反应堆建设与铀矿开采产量的官方数据。
• 将实际铀矿开采结果（2009年为51,000吨，2010年预计为55,000吨）与年度需求预测（68,000吨/年）进行对比，识别供应缺口。
• 评估2009年《红皮书》的铀资源分类，重点关注低成本（低于40美元/公斤）RAR与IR资源被重新归类至更高成本类别的现象。
• 利用《红皮书》的产能预测评估哈萨克斯坦铀矿开采轨迹，识别其在2015–2020年达到28,000吨的峰值，随后在2035年前骤降至5,000–6,000吨。
• 对核能规划中的成本假设进行批判性审查，主张采用包含勘探、开采与环境修复的全生命周期成本评估。
• 通过对比预测与实际数据，挑战在当前供应约束下大规模核能扩张的可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 实际2009–2010年核电发电数据在多大程度上支持或反驳核能扩张的预测？
• RQ2 2009年《红皮书》中的铀资源估算有多可靠，特别是关于低成本资源被重新归类至高成本类别的问题？
• RQ3 鉴于其预计在2020年后达峰并迅速下滑，哈萨克斯坦的铀矿产量能否支撑长期全球核能扩张？
• RQ4 全球铀需求（68,000吨/年）与2009年实际采矿产量（51,000吨）之间的差距是多少，目前如何弥补？
• RQ5 当前铀矿开采与核能的成本模型在多大程度上忽略了环境与全生命周期成本，这对长期规划有何影响？

主要发现

• 2009年全球核电发电量达到2,560太瓦时，较2008年下降1.6%，为2005年以来最低水平，表明尽管新建反应堆，发电量仍持续缓慢下滑。
• 经合组织（OECD）初步2010年数据显示核电产量出现复苏，欧洲同比增加2.5%，经合亚太地区增加5%。
• 2009年铀矿开采量增至51,000吨，几乎完全由哈萨克斯坦推动，其产量达14,000吨，较2008年增长63%，现被称为“铀的沙特阿拉伯”。
• 2009年《红皮书》揭示一个关键矛盾：低成本（低于40美元/公斤）的RAR与IR铀资源被不一致地重新归类至更高成本类别，损害了透明度。
• 哈萨克斯坦铀矿开采预计在2015–2020年达到28,000吨的峰值，随后急剧下滑，2025年降至14,000吨，2035年仅剩5,000–6,000吨，预示着短暂的繁荣期。
• 全球铀需求估计为68,000吨/年，但2009年原生开采仅满足51,000吨，需依赖二次储备——凸显未来核能扩张的日益增长的供应风险。