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核電生命周期溫室氣體排放核算邊界及方法初探

2024-04-29 00:44:03武翡翡康晶王彥廉冰楊潔岳琪
輻射防護 2024年1期
關鍵詞:核算方法溫室氣體

武翡翡 康晶 王彥 廉冰 楊潔 岳琪

摘 要:核能是低碳電力的重要來源,有助于實現(xiàn)“ 雙碳” 目標。國家層面尚未建立統(tǒng)一規(guī)范的核電行業(yè)溫室氣體排放核算體系,核算邊界及方法研究有待進一步完善。從溫室氣體排放核算的關鍵問題出發(fā),系統(tǒng)梳理了國內外核電溫室氣體排放核算邊界、方法的研究進展,對比重點行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算標準與指南要求,提出了核電生命周期溫室氣體排放核算研究思路。從核算體系建立、影響因素研究、退役個案研究等方面提出未來研究展望,為我國建立統(tǒng)一規(guī)范的核電行業(yè)溫室氣體統(tǒng)計核算體系提供參考。

關鍵詞:核電生命周期;溫室氣體;核算邊界;核算方法

中圖分類號:TL75;TM623. 8 文獻標識碼:A

為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的全球控溫目標,各國溫室氣體排放應盡快達到峰值,并促使全球在21 世紀中葉實現(xiàn)碳中和[1] 。中國高度重視并積極應對氣候變化,提出中國二氧化碳(CO2 ) 排放力爭于2030 年前達到峰值,努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和。電力行業(yè)是碳減排的關鍵領域,核能是低碳電力的重要來源[2-3] ,有助于實現(xiàn)“雙碳” 目標。2021 年8 月,聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會發(fā)布《核能技術簡報》,指出“核電在過去50 年間避免了約740 億噸CO2 排放,相當于全球近兩年能源相關排放量”[4] 。與傳統(tǒng)火力發(fā)電相比,核能發(fā)電不直接消耗碳基燃料及產(chǎn)生大氣污染物,在運行發(fā)電階段是“零排放”。但從整個生命周期來看,在核燃料開采、提取、加工、使用和回收再利用、核電站建設和退役、設備生產(chǎn)和運輸?shù)入A段會產(chǎn)生溫室氣體排放[5] 。因此,有必要基于生命周期理論開展核電溫室氣體排放核算方法研究,可為論證核能低碳屬性、促進我國核能有序發(fā)展提供方法支撐。

20 世紀90 年代以來,國內外學者對核電生命周期溫室氣體排放展開了廣泛的研究[5-12] 。核電生命周期涉及鈾礦采冶、鈾轉化濃縮、燃料元件制造、乏燃料后處理、廢物處置以及核電站建設、運行和退役等多個階段[10] ,系統(tǒng)完整的溫室氣體排放核算工作非常復雜。已有研究主要關注核燃料開采、核電站建設、發(fā)電運行階段,對乏燃料后處理、廢物處置、核電站退役等退役階段的核算研究相對較少[5,7,9-12] ,核算邊界不同導致核算結果差異明顯。如,穆獻中等[5] 以燃料加工、核電站建設和運行發(fā)電階段為系統(tǒng)邊界,核能單位發(fā)電量的碳排放量為 3. 37 g CO2,eq / (kW·h);韓梓豪等[12]以燃料開采、燃料運輸、設備生產(chǎn)、電廠建造、發(fā)電運行、廢棄處理和電廠退役為系統(tǒng)邊界,核電全生命周期碳排放量為12. 19 g CO2,eq / (kW·h)。此外,主要關注核電產(chǎn)業(yè)鏈的空間邊界,對時間邊界關注相對較少[11] ;主要核算CO2 排放量,對其它溫室氣體類型考慮較少[7-8] ?;谏芷谠u價的核算方法不同,核算結果也不同。Pomponi 和Hart[11] 采用過程分析、輸入輸出分析和混合分析的生命周期評價方法,核算出歐洲加壓反應堆溫室氣體排放量分別在16. 55~17. 69、18. 82 ~ 35. 15和24. 61 ~ 32. 74 g CO2 / kWh 之間。《國務院關于印發(fā)2030 年前碳達峰行動方案的通知》指出,要“建立統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計核算體系,支持行業(yè)、企業(yè)依據(jù)自身特點開展碳排放核算方法學研究”。目前,國家層面尚未公布統(tǒng)一規(guī)范的溫室氣體排放核算體系,核電行業(yè)溫室氣體排放核算工作有待進一步完善,開展核電生命周期溫室氣體排放核算邊界和方法研究具有一定意義。

因此,在“雙碳”背景下,本文基于核電生命周期各階段的材料和能源消耗特征,從溫室氣體排放核算的關鍵問題出發(fā),系統(tǒng)梳理了國內外核電生命周期溫室氣體排放的核算邊界、核算氣體類型及核算方法的研究進展,對比重點行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算標準與指南要求,提出了適用于核電生命周期的溫室氣體排放核算研究思路,進而提出未來研究展望與啟示,為我國建立統(tǒng)一規(guī)范的核電行業(yè)溫室氣體統(tǒng)計核算體系提供參考。

1 溫室氣體排放核算關鍵問題分析

1. 1 核算邊界

根據(jù)ISO 14064、GB / T 24040 等生命周期分析相關標準[13-14] ,國內外學者公認的核電生命周期分為燃料周期和電廠周期[12] 。如圖1 所示,燃料周期包括核燃料循環(huán)前端、核電站運行和核燃料循環(huán)后端階段;電廠周期包括核電站建設、運行和退役階段[15] 。核燃料循環(huán)前端包括鈾礦采冶、鈾轉化濃縮和燃料元件制造階段;核燃料循環(huán)后端包括乏燃料后處理和廢物處置子階段。其中,鈾礦采冶可細分為鈾礦開采、冶煉和純化階段。

核算邊界是影響溫室氣體核算結果的重要因素。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報告通則》(簡稱《通則》),應明確溫室氣體排放邊界與涉及的時間范圍[16] 。如圖1 所示,從系統(tǒng)邊界看,核電生命周期涵蓋鈾礦開采、鈾轉化濃縮、燃料元件制造、乏燃料后處理、廢物處置以及核電站建設、運行和退役等多個階段。從時間邊界看,溫室氣體核算應包括建設、運行和退役階段,涉及運輸過程[12] 。針對復雜的核電生命周期系統(tǒng),國內外尚未有明確的溫室氣體排放核算邊界。本研究擬根據(jù)“統(tǒng)計主要因素,忽略次要因素”原則,結合數(shù)據(jù)可獲取性和碳排放可計算性,從系統(tǒng)和時間邊界對核算邊界進行初步界定。

1. 2 核算氣體類型

《京都議定書》規(guī)定了聯(lián)合國氣候變化框架公約管控的溫室氣體,包括CO2 、甲烷(CH4 )、氧化亞氮( N2 O)、氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。2012 年《京都議定書多哈修正案》將三氟化氮納入管控范圍。通常采用全球可變暖因子將其它溫室氣體轉化為 CO2 當量,以歸一化CO2 當量表示不同種類溫室氣體的溫室效應[17] 。由于核電生命周期涉及多個階段,各階段排放的溫室氣體類型不盡相同。在核算邊界內,根據(jù)工藝過程確定各階段溫室氣體排放類型,是核電生命周期溫室氣體排放核算的關鍵問題之一。

1. 3 核算方法

碳排放核算主要基于測量和計算兩種方式。從碳排放核算方法看,主要有排放因子法、質量平衡法和實測法。排放因子法適用于較為宏觀的核算層面,活動數(shù)據(jù)和排放因子是關鍵。碳質量平衡法適用于具體工藝流程的碳排放量計算。生命周期評價是核電鏈溫室氣體排放核算的基本理論。耦合生命周期評價與排放因子法、質量平衡法以及實測法進行核電全生命周期溫室氣體排放核算,多種核算方法對比分析可提高核算結果的準確性和可解釋性。

2 核電生命周期溫室氣體排放核算研究進展

核電生命周期溫室氣體排放核算,本質上是對各階段材料(如水泥、碳鋼、不銹鋼、有色金屬、化學品)和能源(如電、煤)消耗產(chǎn)生的直接或間接溫室氣體排放進行核算[11-12] 。依據(jù)核電生命周期主要階段的工藝過程、材料和能源消耗分析,重點闡述文獻中核電生命周期溫室氣體排放核算邊界、核算氣體類型和核算方法研究進展。

2. 1 材料和能源消耗分析

如圖1 所示,核電生命周期涵蓋鈾礦開采、鈾轉化濃縮、燃料元件制造、乏燃料后處理、廢物處置以及核電站建設、運行和退役等階段。核燃料循環(huán)前端包括鈾礦采冶、鈾轉化濃縮和燃料元件制造階段,主要工藝過程為:對鈾礦石進行開采及精選,送至前處理廠,將其粉碎磨成粉末,對其進行化學萃取,純化得到黃餅;經(jīng)鈾轉化濃縮廠,將鈾的氧化物進行轉化,濃縮235 U;經(jīng)化工冶金工藝得到UO2 粉末,再經(jīng)壓制,燒結和磨削得到UO2 陶瓷芯塊,填充獲得核燃料棒[5,11] 。核燃料循環(huán)后端包括乏燃料后處理和廢物處置子階段。乏燃料后處理階段工藝過程為:回收乏燃料中未反應的235 U 和新增殖的239 Pu 等易裂變材料,并將其送回反應堆循環(huán)利用[9] 。電廠退役階段對放射性沾污部件進行去污處理,經(jīng)安全封閉期降低短壽命放射性核素活度,再進行正式退役;對非放射性組件進行拆解和循環(huán)利用[12] 。

依據(jù)上述工藝過程,按照建設、運行和退役的時間周期,對主要階段的材料和能源消耗及歸一化碳排放量進行分析。建設階段包括基礎工程建設和主要設備生產(chǎn),鈾礦廠、鈾濃縮廠、核燃料元件廠、核電站、乏燃料處理廠等工程建設需要消耗大量的建材和能源,是碳排放的主要環(huán)節(jié);核電生命周期涉及眾多設備,設備生產(chǎn)過程需消耗較多鋼材和電力等,碳排放不應忽視。如,大亞灣核電站建設期間主要消耗混凝土、水泥、碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等,建材消耗碳排放為0. 45 g CO2,eq / (kW·h)[9] ;反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等設備生產(chǎn)碳排放為0. 01 g CO2,eq / (kW·h)[12] 。核電站運行期間主要涉及外購電力消耗。如,大亞灣燃煤購電碳排放高達1. 96 g CO2,eq / (kW·h)[9] ,電廠運行碳排放降至0. 69 g CO2,eq / (kW·h)[12] 。鈾礦采冶、鈾轉化濃縮運行期間及乏燃料后處理退役期間,除電力和少量建材消耗外,還消耗硝酸、硫酸、液氮等化學品。由于硝酸用量較大且會產(chǎn)生N2 O,有學者將硝酸用量及碳排放納入核算范圍。如,我國國產(chǎn)堆型核電站碳排放核算中,鈾礦采冶、鈾轉化濃縮及乏燃料后處理階段硝酸消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放量為0. 83 g CO2,eq / (kW·h),占運行階段溫室氣體排放量(4. 99 g CO2,eq / ( kW·h)) 的17%[7] 。建設、運行和退役階段涉及物料、產(chǎn)品、設備等的運輸,包括鈾礦石、鈾濃縮物、鈾化合物、新燃料元件、乏燃料組件等。由于核燃料能量密度高,運輸過程溫室氣體排放較少,對核電生命周期的溫室氣體排放貢獻很小[9] ??傮w上看,已有研究主要關注建設階段的建材和能源消耗、運行階段的能源消耗,對乏燃料后處理、廢物處置等退役階段的建材和能源消耗,以及各階段化學品等其它材料消耗研究相對較少。

2. 2 核算邊界

2. 2. 1 標準和指南

國際上碳足跡準則的發(fā)展以生命周期評估準則為基礎。核算產(chǎn)品碳足跡的標準主要有ISO14067《溫室氣體—產(chǎn)品的碳排放量—量化的要求和指南》,以及PAS 2050《商品和服務在生命周期內的溫室氣體排放評價規(guī)范》。我國建立了國家、地方、企業(yè)三級溫室氣體排放核算體系,實行重點企業(yè)報送溫室氣體排放和能源消費數(shù)據(jù)制度。根據(jù)《通則》,工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算邊界為生產(chǎn)系統(tǒng),包括燃料燃燒排放、過程排放、購入的電力、熱力產(chǎn)生的排放,輸出的電力、熱力產(chǎn)生的排放等。

截至目前,國家發(fā)展和改革委員會公布了24個行業(yè)的溫室氣體排放核算方法與報告指南,覆蓋了發(fā)電、鋼鐵、水泥等重點工業(yè)行業(yè),其中11 個已轉化成國家標準。與《通則》一致,《溫室氣體排放核算與報告要求 第1 部分:發(fā)電企業(yè)》明確核算邊界為生產(chǎn)系統(tǒng),包括化石燃料燃燒、脫硫過程、企業(yè)凈購入使用電力產(chǎn)生的二氧化碳排放[18] 。

為促進全國碳排放交易,2021 年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《企業(yè)溫室氣體排放核算與報告指南 發(fā)電設施》,適用范圍由發(fā)電企業(yè)擴展為發(fā)電設施,核算邊界界定為發(fā)電設施,包括化石燃料燃燒和購入使用電力產(chǎn)生的二氧化碳排放[19] 。根據(jù)《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南( 試行)》,核算邊界為所有生產(chǎn)場所和設施[20] ??傮w上看,已發(fā)布的行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算標準或指南均重點關注生產(chǎn)系統(tǒng)或生產(chǎn)過程中的溫室氣體排放,根據(jù)核算與報告需求對核算邊界進行調整。目前,我國基于生命周期的溫室氣體排放核算相關指南尚未出臺。

2. 2. 2 研究文獻

表1 為近年來文獻中核電生命周期溫室氣體排放核算邊界和核算結果。結合圖1 核電生命周期階段劃分,可以看出,核燃料循環(huán)前端的基礎工程建設、核電站建設和運行階段的建材和能源消耗產(chǎn)生的碳排放是核算重點。文獻[11]從工程建設和生產(chǎn)運行過程出發(fā),分別核算了鈾礦采冶、轉化濃縮及元件制造階段的建材、能源和化學品消耗產(chǎn)生的碳排放。文獻[9]和[12]將主要設備生產(chǎn)的碳排放納入核算范圍。部分文獻核算邊界包括乏燃料后處理、廢物處置和核電站退役階段。

由于國內外研究普遍缺乏對以上階段工程建設和生產(chǎn)運行的材料和能源消耗數(shù)據(jù),廢物處置、退役方案等影響核算結果且不確定性大,核燃料循環(huán)后端和核電站退役階段的碳排放核算值數(shù)據(jù)范圍很大,占生命周期碳排放比例差異明顯。此外,運輸環(huán)節(jié)的溫室氣體排放均未納入統(tǒng)計范疇,這是因為核燃料能源強度高,鈾礦石、濃縮物、燃料元件、乏燃料組件等物料的運輸過程對核電生命周期溫室氣體排放的貢獻很低,根據(jù)“ 統(tǒng)計主要因素,忽略次要因素”原則,予以忽略[12] 。

生命周期較長的碳排放核算需考慮時間邊界,包括建設期、運行期和退役期[21] 。核電生命周期包括燃料周期和電廠周期,兩者時間邊界存在區(qū)別,具體表現(xiàn)為鈾礦廠、鈾濃縮廠、核電站、廢物處置廠等核設施的建設期和服務年限不同。已有研究多以核電廠設計壽命為時間邊界進行生命周期溫室氣體排放核算,與核燃料循環(huán)設施運行期缺乏區(qū)別,使得時間邊界具有模糊性,這將會影響到核算結果的準確性。此外,根據(jù)實際運行經(jīng)驗,核電廠設計壽命與實際運行壽命存在明顯差異。如,國際上輕水堆核電站設計壽命為40 年,但實際運行壽命可延長到80 年左右[12] ,延長服務期限會大幅降低單位發(fā)電量碳排放量。因此,需要根據(jù)主要階段核設施設計和運行壽命確定時間邊界,以提高核算結果的合理性和準確性。

2. 3 核算氣體類型

根據(jù)《通則》,燃料燃燒排放僅核算CO2 排放量,鋼鐵產(chǎn)品等隱含碳排放主要核算CO2 排放量,水泥回轉窯等生產(chǎn)過程排放需核算CO2 、CH4 和N2 O 排放量,購入的電力與熱力產(chǎn)生的排放需核算CO2 和SF6 排放量,廢棄物處理處置過程排放需核算CO2 和CH4 排放量。雖然《通則》指出特定產(chǎn)品及工藝環(huán)節(jié)應核算CO2 以外的溫室氣體類型,但是國內重點企業(yè)行業(yè)溫室氣體排放核算主要統(tǒng)計CO2 排放。例如,根據(jù)《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南 發(fā)電設施》(2021 年修訂版),發(fā)電設施溫室氣體排放核算僅統(tǒng)計CO2 排放,包括化石燃料燃燒和購入使用電力產(chǎn)生的CO2 排放。同樣,核電生命周期溫室氣體排放研究也主要關注CO2 排放,僅文獻[7] 對N2 O 納入核算范圍。

根據(jù)核電生命周期邊界分析,溫室氣體類別主要涉及CO2 、CH4 和N2 O。其中,鈾礦開采及礦后活動會產(chǎn)生甲烷逃逸排放[25] ;鈾礦采冶、鈾轉化濃縮及乏燃料后處理退役期間會消耗硝酸、液氮等化學試劑,其所產(chǎn)生的N2 O 量不可忽略,已有學者納入核算范圍[7] 。根據(jù)《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》,工業(yè)廢水厭氧處理 CH4 排放是核算重點[20] 。此外,已有研究表明,非放射性固體廢物和廢水處理溫室氣體排放核算中,CH4 和N2 O 是核算重點[26] 。按照100 年時間周期的全球增暖潛勢,CH4 和N2 O可分別轉化為25 和298 倍的CO2 當量,增溫效果遠高于CO2 。因此,核電生命周期溫室氣體排放核算中,應核算CO2 、CH4 和N2 O 等多種溫室氣體,考慮多種溫室氣體類型的綜合增溫效果。

2. 4 核算方法

根據(jù)《通則》,溫室氣體排放量核算主要有排放因子法、質量平衡法和實測法。國家發(fā)展和改革委員會所發(fā)布的24 個行業(yè)的溫室氣體排放核算方法與報告指南中,溫室氣體排放量核算主要為排放因子法。例如,《溫室氣體排放核算與報告要求 第1 部分:發(fā)電企業(yè)》《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》都采用排放因子法進行核算。實測法基于排放源實測基礎數(shù)據(jù)匯總得到碳排放量,分為現(xiàn)場測量和非現(xiàn)場測量。2020 年12 月,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《全國碳排放權交易管理辦法(試行)》,明確采用實測法量化溫室氣體排放,指出“重點排放單位應當優(yōu)先開展化石燃料低位熱值和含碳量實測”。2021 年江蘇碳排放精準計量系統(tǒng),實現(xiàn)了火力發(fā)電二氧化碳排放量的實時監(jiān)測和在線核算?!渡鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要(2020—2035 年)》提出遵循“核算為主、監(jiān)測為輔” 的原則,將溫室氣體監(jiān)測納入常規(guī)監(jiān)測體系統(tǒng)籌設計,這為核算研究與實際監(jiān)測接軌提供了基礎。

生命周期評價方法包括過程生命周期評價、投入產(chǎn)出生命周期評價和混合生命周期評價。目前,核電生命周期溫室氣體排放核算以經(jīng)典的過程生命周期評價為主流方法,各階段碳排放核算以排放因子法應用最為廣泛[12,27-28] 。排放因子法采用歸一排放標準分析模型,將材料和能源消耗所產(chǎn)生的溫室氣體排放量計算結果歸一化到單位發(fā)電量,即生產(chǎn)單位kWh 電量排放的溫室氣體,單位為g CO2,eq / (kW·h)。核電生命周期各階段材料和能源消耗水平及其排放因子是關鍵數(shù)據(jù),也是碳排放核算結果誤差的主要來源。基于質量守恒法、能量守恒法的投入產(chǎn)出生命周期評價能夠區(qū)分各類設施之間的差異?;谕度氘a(chǎn)出生命周期評價方法,Nian 等[24] 從能量投入產(chǎn)出和能量守恒角度出發(fā),對核電溫室氣體排放進行了核算,結果為22. 8 g CO2,eq / (kW·h),該值位于全球生命周期報告中位數(shù)的2. 5% 左右。Pomponi 和Hart[11]分別采用過程生命周期、投入產(chǎn)出生命周期和混合生命周期評價方法對歐洲壓水式反應堆溫室氣體排放進行核算。其中,投入產(chǎn)出生命周期評價法耦合了過程生命周期評價和質量平衡法,從碳元素質量守恒以及投入產(chǎn)出過程出發(fā)進行溫室氣體排放量核算。三種生命周期評價方法核算結果分別在16. 55 ~ 17. 69、18. 82 ~ 35. 15 和24. 61 ~32. 74 g CO2,eq / (kW·h)之間。由于各核算方法側重點不同,核算結果也不盡相同。因此,有必要綜合考慮核算對象特征、核算方法適用范圍以及數(shù)據(jù)可獲取性,選擇適宜的方法進行核算,并對多種核算方法下的核算結果進行比較分析,以提高核算結果的可靠性和可解釋性。

3 核電生命周期溫室氣體排放核算研究思路

3. 1 核算邊界

核算邊界包括空間和時間邊界。根據(jù)“統(tǒng)計主要因素,忽略次要因素”,核算邊界為核電生命周期主要階段,包括核燃料循環(huán)前端(鈾礦采冶、鈾轉化濃縮、燃料元件制造)和后端(乏燃料后處理、廢物處置),以及主要設備生產(chǎn)、核電站建設、運行和退役階段的建材、能源和化學品消耗產(chǎn)生的直接或間接溫室氣體排放,不包括運輸階段的溫室氣體排放。核燃料循環(huán)前端和后端的溫室氣體排放應從工程建設和生產(chǎn)運行進行核算。為避免間接排放的邊界無限擴大,綜合考慮核電廠、鈾礦廠、鈾濃縮廠等主要階段核設施的設計和運行壽命,結合核燃料循環(huán)和電廠周期確定時間邊界。

3. 2 核算氣體類型

根據(jù)核電生命周期邊界劃分,核算各階段CO2 排放量。此外,需結合各階段工藝過程和溫室氣體排放特征,核算部分階段所產(chǎn)生的CH4 和N2 O 排放量。其中,鈾礦開采階段需考慮CH4 逃逸排放,應核算CO2 和CH4 排放量;鈾礦采冶、鈾轉化濃縮及乏燃料后處理退役期間需考慮硝酸、液氮等大量化學試劑消耗,應核算CO2 和N2 O 排放量;廢物處置階段需核算CO2 、CH4 和N2 O 排放量。綜合各階段不同種類溫室氣體排放量及全球增暖潛勢,進行核電生命周期溫室氣體排放量核算。

3. 3 核算方法

基于排放因子法的過程生命周期評價是核電生命周期溫室氣體排放核算的主要方法。其中,基于材料和能源消耗的活動數(shù)據(jù)和排放因子是核算關鍵。這種自下而上的分析方法適用于企業(yè)溫室氣體排放核算,需要通過實地調查、監(jiān)測或二手統(tǒng)計資料等途徑收集核電生命周期各階段的材料和能源投入。由于核電鏈工藝過程的復雜性,基于質量守恒法、能量守恒法的投入產(chǎn)出生命周期評價更適用于核電生命周期某特定階段溫室氣體排放核算?;跍y算的核算結果之間、測算與實測結果之間進行比較分析,相互驗證并解釋不同核算結果之間的異同,以提高核算結果的準確性和解釋性。

4 研究展望與啟示

4. 1 建立統(tǒng)一規(guī)范的核電生命周期溫室氣體排放核算體系

針對核電生命周期各階段溫室氣體排放特點,明確核算時間和空間邊界以及核算氣體類型,結合過程生命周期評價法和投入產(chǎn)出生命周期評價法,盡快建立統(tǒng)一規(guī)范的核電生命周期溫室氣體排放核算體系。針對鈾礦采冶、鈾轉化濃縮、燃料元件制造、核電站建設運行、乏燃料后處理、廢物處置等主要階段,根據(jù)核電主力堆型、數(shù)據(jù)可獲取性以及溫室氣體排放可計算性,優(yōu)選適用于各階段的核算方法,包括基于過程的排放因子法、基于投入產(chǎn)出的質量(或能量) 平衡法以及實測法,細化各主要階段的溫室氣體排放核算體系。在此過程中,要避免間接排放的邊界無限放大,以免核算成本與難度顯著增加。

4. 2 開展核電生命周期各階段溫室氣體排放影響因素研究

除核算邊界、核算氣體類型和核算方法外,核電站主力堆型、運行壽命、工藝過程、技術和能耗水平都會影響到溫室氣體排放核算結果。由于核電生命周期涉及多個階段,遵循“統(tǒng)計主要因素,忽略次要因素”原則,針對主要階段識別關鍵影響因素,提高各階段溫室氣體排放認知的基礎上,提高核電生命周期核算結果的科學性和客觀性。

4. 3 加強核燃料循環(huán)后端和核電站退役階段的個案研究

部分文獻核算邊界包括乏燃料后處理、廢物處置和核電站退役階段。由于國內外研究普遍缺乏對以上階段的材料和能源消耗數(shù)據(jù),廢物處置、退役方案實行一事一議,學術界對核電退役溫室氣體排放核算仍存在爭議。目前,以上階段的溫室氣體排放核算以類比法和估值法為主,核算值以及其占生命周期溫室氣體排放比例差異明顯。因此,亟需加強核燃料循環(huán)后端和核電站退役階段的個案研究,以建立統(tǒng)一規(guī)范的核電生命周期溫室氣體排放核算體系。

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