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(lái)源，有助于實(shí)現(xiàn)“ 雙碳” 目標(biāo)。國(guó)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(jìn)一步完善。從溫室氣體排放核算的關(guān)鍵問(wèn)題出發(fā)，系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外核電溫室氣體排放核算邊界、方法的研究進(jìn)展，對(duì)比重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算標(biāo)準(zhǔn)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(gè)案研究等方面提出未來(lái)研究展望，為我國(guó)建立統(tǒng)一規(guī)范的核電行業(yè)溫室氣體統(tǒng)計(jì)核算體系提供參考。

關(guān)鍵詞：核電生命周期;溫室氣體;核算邊界;核算方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TL75;TM623. 8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的全球控溫目標(biāo)，各國(guó)溫室氣體排放應(yīng)盡快達(dá)到峰值，并促使全球在21 世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)碳中和[1] 。中國(guó)高度重視并積極應(yīng)對(duì)氣候變化，提出中國(guó)二氧化碳（CO2 ） 排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。電力行業(yè)是碳減排的關(guān)鍵領(lǐng)域，核能是低碳電力的重要來(lái)源[2-3] ，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳” 目標(biāo)。2021 年8 月，聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)發(fā)布《核能技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)》，指出“核電在過(guò)去50 年間避免了約740 億噸CO2 排放，相當(dāng)于全球近兩年能源相關(guān)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(yùn)行發(fā)電階段是“零排放”。但從整個(gè)生命周期來(lái)看，在核燃料開(kāi)采、提取、加工、使用和回收再利用、核電站建設(shè)和退役、設(shè)備生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)入A段會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放[5] 。因此，有必要基于生命周期理論開(kāi)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(jìn)我國(guó)核能有序發(fā)展提供方法支撐。

20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)核電生命周期溫室氣體排放展開(kāi)了廣泛的研究[5-12] 。核電生命周期涉及鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)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(shè)、運(yùn)行和退役等多個(gè)階段[10] ，系統(tǒng)完整的溫室氣體排放核算工作非常復(fù)雜。已有研究主要關(guān)注核燃料開(kāi)采、核電站建設(shè)、發(fā)電運(yùn)行階段，對(duì)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(duì)較少[5，7，9-12] ，核算邊界不同導(dǎo)致核算結(jié)果差異明顯。如，穆獻(xiàn)中等[5] 以燃料加工、核電站建設(shè)和運(yùn)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(kāi)采、燃料運(yùn)輸、設(shè)備生產(chǎn)、電廠建造、發(fā)電運(yùn)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(guān)注核電產(chǎn)業(yè)鏈的空間邊界，對(duì)時(shí)間邊界關(guān)注相對(duì)較少[11] ;主要核算CO2 排放量，對(duì)其它溫室氣體類(lèi)型考慮較少[7-8] ?；谏芷谠u(píng)價(jià)的核算方法不同，核算結(jié)果也不同。Pomponi 和Hart[11] 采用過(guò)程分析、輸入輸出分析和混合分析的生命周期評(píng)價(jià)方法，核算出歐洲加壓反應(yīng)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?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》指出，要“建立統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計(jì)核算體系，支持行業(yè)、企業(yè)依據(jù)自身特點(diǎn)開(kāi)展碳排放核算方法學(xué)研究”。目前，國(guó)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(jìn)一步完善，開(kāi)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(guān)鍵問(wèn)題出發(fā)，系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外核電生命周期溫室氣體排放的核算邊界、核算氣體類(lèi)型及核算方法的研究進(jìn)展，對(duì)比重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)而提出未來(lái)研究展望與啟示，為我國(guó)建立統(tǒng)一規(guī)范的核電行業(yè)溫室氣體統(tǒng)計(jì)核算體系提供參考。

1 溫室氣體排放核算關(guān)鍵問(wèn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)[13-14] ，國(guó)內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)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(yùn)行和核燃料循環(huán)后端階段;電廠周期包括核電站建設(shè)、運(yùn)行和退役階段[15] 。核燃料循環(huán)前端包括鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)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(xì)分為鈾礦開(kāi)采、冶煉和純化階段。

核算邊界是影響溫室氣體核算結(jié)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(bào)告通則》（簡(jiǎn)稱(chēng)《通則》），應(yīng)明確溫室氣體排放邊界與涉及的時(shí)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(kāi)采、鈾轉(zhuǎn)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(shè)、運(yùn)行和退役等多個(gè)階段。從時(shí)間邊界看，溫室氣體核算應(yīng)包括建設(shè)、運(yùn)行和退役階段，涉及運(yùn)輸過(guò)程[12] 。針對(duì)復(fù)雜的核電生命周期系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)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(jì)主要因素，忽略次要因素”原則，結(jié)合數(shù)據(jù)可獲取性和碳排放可計(jì)算性，從系統(tǒng)和時(shí)間邊界對(duì)核算邊界進(jìn)行初步界定。

1. 2 核算氣體類(lèi)型

《京都議定書(shū)》規(guī)定了聯(lián)合國(guó)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(shū)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(zhuǎn)化為 CO2 當(dāng)量，以歸一化CO2 當(dāng)量表示不同種類(lèi)溫室氣體的溫室效應(yīng)[17] 。由于核電生命周期涉及多個(gè)階段，各階段排放的溫室氣體類(lèi)型不盡相同。在核算邊界內(nèi)，根據(jù)工藝過(guò)程確定各階段溫室氣體排放類(lèi)型，是核電生命周期溫室氣體排放核算的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

1. 3 核算方法

碳排放核算主要基于測(cè)量和計(jì)算兩種方式。從碳排放核算方法看，主要有排放因子法、質(zhì)量平衡法和實(shí)測(cè)法。排放因子法適用于較為宏觀的核算層面，活動(dòng)數(shù)據(jù)和排放因子是關(guān)鍵。碳質(zhì)量平衡法適用于具體工藝流程的碳排放量計(jì)算。生命周期評(píng)價(jià)是核電鏈溫室氣體排放核算的基本理論。耦合生命周期評(píng)價(jià)與排放因子法、質(zhì)量平衡法以及實(shí)測(cè)法進(jìn)行核電全生命周期溫室氣體排放核算，多種核算方法對(duì)比分析可提高核算結(jié)果的準(zhǔn)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(jìn)展

核電生命周期溫室氣體排放核算，本質(zhì)上是對(duì)各階段材料（如水泥、碳鋼、不銹鋼、有色金屬、化學(xué)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(jìn)行核算[11-12] 。依據(jù)核電生命周期主要階段的工藝過(guò)程、材料和能源消耗分析，重點(diǎn)闡述文獻(xiàn)中核電生命周期溫室氣體排放核算邊界、核算氣體類(lèi)型和核算方法研究進(jìn)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(kāi)采、鈾轉(zhuǎn)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(shè)、運(yùn)行和退役等階段。核燃料循環(huán)前端包括鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化濃縮和燃料元件制造階段，主要工藝過(guò)程為：對(duì)鈾礦石進(jìn)行開(kāi)采及精選，送至前處理廠，將其粉碎磨成粉末，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)萃取，純化得到黃餅;經(jīng)鈾轉(zhuǎn)化濃縮廠，將鈾的氧化物進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jié)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(guò)程為：回收乏燃料中未反應(yīng)的235 U 和新增殖的239 Pu 等易裂變材料，并將其送回反應(yīng)堆循環(huán)利用[9] 。電廠退役階段對(duì)放射性沾污部件進(jìn)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(jìn)行正式退役;對(duì)非放射性組件進(jìn)行拆解和循環(huán)利用[12] 。

依據(jù)上述工藝過(guò)程，按照建設(shè)、運(yùn)行和退役的時(shí)間周期，對(duì)主要階段的材料和能源消耗及歸一化碳排放量進(jìn)行分析。建設(shè)階段包括基礎(chǔ)工程建設(shè)和主要設(shè)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(shè)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(shè)備，設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程需消耗較多鋼材和電力等，碳排放不應(yīng)忽視。如，大亞灣核電站建設(shè)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(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等設(shè)備生產(chǎn)碳排放為0. 01 g CO2，eq / （kW·h）[12] 。核電站運(yùn)行期間主要涉及外購(gòu)電力消耗。如，大亞灣燃煤購(gòu)電碳排放高達(dá)1. 96 g CO2，eq / （kW·h）[9] ，電廠運(yùn)行碳排放降至0. 69 g CO2，eq / （kW·h）[12] 。鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化濃縮運(yùn)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(xué)品。由于硝酸用量較大且會(huì)產(chǎn)生N2 O，有學(xué)者將硝酸用量及碳排放納入核算范圍。如，我國(guó)國(guó)產(chǎn)堆型核電站碳排放核算中，鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)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(yùn)行階段溫室氣體排放量（4. 99 g CO2，eq / （ kW·h）） 的17%[7] 。建設(shè)、運(yùn)行和退役階段涉及物料、產(chǎn)品、設(shè)備等的運(yùn)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(yùn)輸過(guò)程溫室氣體排放較少，對(duì)核電生命周期的溫室氣體排放貢獻(xiàn)很小[9] ?？傮w上看，已有研究主要關(guān)注建設(shè)階段的建材和能源消耗、運(yùn)行階段的能源消耗，對(duì)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(xué)品等其它材料消耗研究相對(duì)較少。

2. 2 核算邊界

2. 2. 1 標(biāo)準(zhǔn)和指南

國(guó)際上碳足跡準(zhǔn)則的發(fā)展以生命周期評(píng)估準(zhǔn)則為基礎(chǔ)。核算產(chǎn)品碳足跡的標(biāo)準(zhǔn)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(wù)在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評(píng)價(jià)規(guī)范》。我國(guó)建立了國(guó)家、地方、企業(yè)三級(jí)溫室氣體排放核算體系，實(shí)行重點(diǎn)企業(yè)報(bào)送溫室氣體排放和能源消費(fèi)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(guò)程排放、購(gòu)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(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公布了24個(gè)行業(yè)的溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南，覆蓋了發(fā)電、鋼鐵、水泥等重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)，其中11 個(gè)已轉(zhuǎn)化成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。與《通則》一致，《溫室氣體排放核算與報(bào)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(guò)程、企業(yè)凈購(gòu)入使用電力產(chǎn)生的二氧化碳排放[18] 。

為促進(jìn)全國(guó)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(bào)告指南 發(fā)電設(shè)施》，適用范圍由發(fā)電企業(yè)擴(kuò)展為發(fā)電設(shè)施，核算邊界界定為發(fā)電設(shè)施，包括化石燃料燃燒和購(gòu)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(bào)告指南（ 試行）》，核算邊界為所有生產(chǎn)場(chǎng)所和設(shè)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(biāo)準(zhǔn)或指南均重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放，根據(jù)核算與報(bào)告需求對(duì)核算邊界進(jìn)行調(diào)整。目前，我國(guó)基于生命周期的溫室氣體排放核算相關(guān)指南尚未出臺(tái)。

2. 2. 2 研究文獻(xiàn)

表1 為近年來(lái)文獻(xiàn)中核電生命周期溫室氣體排放核算邊界和核算結(jié)果。結(jié)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(chǔ)工程建設(shè)、核電站建設(shè)和運(yùn)行階段的建材和能源消耗產(chǎn)生的碳排放是核算重點(diǎn)。文獻(xiàn)[11]從工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程出發(fā)，分別核算了鈾礦采冶、轉(zhuǎn)化濃縮及元件制造階段的建材、能源和化學(xué)品消耗產(chǎn)生的碳排放。文獻(xiàn)[9]和[12]將主要設(shè)備生產(chǎn)的碳排放納入核算范圍。部分文獻(xiàn)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(guó)內(nèi)外研究普遍缺乏對(duì)以上階段工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)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(jié)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(yùn)輸環(huán)節(jié)的溫室氣體排放均未納入統(tǒng)計(jì)范疇，這是因?yàn)楹巳剂夏茉磸?qiáng)度高，鈾礦石、濃縮物、燃料元件、乏燃料組件等物料的運(yùn)輸過(guò)程對(duì)核電生命周期溫室氣體排放的貢獻(xiàn)很低，根據(jù)“ 統(tǒng)計(jì)主要因素，忽略次要因素”原則，予以忽略[12] 。

生命周期較長(zhǎng)的碳排放核算需考慮時(shí)間邊界，包括建設(shè)期、運(yùn)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(shí)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(shè)施的建設(shè)期和服務(wù)年限不同。已有研究多以核電廠設(shè)計(jì)壽命為時(shí)間邊界進(jìn)行生命周期溫室氣體排放核算，與核燃料循環(huán)設(shè)施運(yùn)行期缺乏區(qū)別，使得時(shí)間邊界具有模糊性，這將會(huì)影響到核算結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，核電廠設(shè)計(jì)壽命與實(shí)際運(yùn)行壽命存在明顯差異。如，國(guó)際上輕水堆核電站設(shè)計(jì)壽命為40 年，但實(shí)際運(yùn)行壽命可延長(zhǎng)到80 年左右[12] ，延長(zhǎng)服務(wù)期限會(huì)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(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)行壽命確定時(shí)間邊界，以提高核算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性。

2. 3 核算氣體類(lèi)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(zhuǎn)窯等生產(chǎn)過(guò)程排放需核算CO2 、CH4 和N2 O 排放量，購(gòu)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(guò)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(yīng)核算CO2 以外的溫室氣體類(lèi)型，但是國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)行業(yè)溫室氣體排放核算主要統(tǒng)計(jì)CO2 排放。例如，根據(jù)《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南 發(fā)電設(shè)施》（2021 年修訂版），發(fā)電設(shè)施溫室氣體排放核算僅統(tǒng)計(jì)CO2 排放，包括化石燃料燃燒和購(gòu)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(guān)注CO2 排放，僅文獻(xiàn)[7] 對(duì)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(lèi)別主要涉及CO2 、CH4 和N2 O。其中，鈾礦開(kāi)采及礦后活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生甲烷逃逸排放[25] ;鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化濃縮及乏燃料后處理退役期間會(huì)消耗硝酸、液氮等化學(xué)試劑，其所產(chǎn)生的N2 O 量不可忽略，已有學(xué)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(bào)告指南（試行）》，工業(yè)廢水厭氧處理 CH4 排放是核算重點(diǎn)[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(diǎn)[26] 。按照100 年時(shí)間周期的全球增暖潛勢(shì)，CH4 和N2 O可分別轉(zhuǎn)化為25 和298 倍的CO2 當(dāng)量，增溫效果遠(yuǎn)高于CO2 。因此，核電生命周期溫室氣體排放核算中，應(yīng)核算CO2 、CH4 和N2 O 等多種溫室氣體，考慮多種溫室氣體類(lèi)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(zhì)量平衡法和實(shí)測(cè)法。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)所發(fā)布的24 個(gè)行業(yè)的溫室氣體排放核算方法與報(bào)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(bào)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(bào)告指南（試行）》都采用排放因子法進(jìn)行核算。實(shí)測(cè)法基于排放源實(shí)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總得到碳排放量，分為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和非現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。2020 年12 月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《全國(guó)碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》，明確采用實(shí)測(cè)法量化溫室氣體排放，指出“重點(diǎn)排放單位應(yīng)當(dāng)優(yōu)先開(kāi)展化石燃料低位熱值和含碳量實(shí)測(cè)”。2021 年江蘇碳排放精準(zhǔn)計(jì)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了火力發(fā)電二氧化碳排放量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和在線核算?！渡鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要（2020—2035 年）》提出遵循“核算為主、監(jiān)測(cè)為輔” 的原則，將溫室氣體監(jiān)測(cè)納入常規(guī)監(jiān)測(cè)體系統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，這為核算研究與實(shí)際監(jiān)測(cè)接軌提供了基礎(chǔ)。

生命周期評(píng)價(jià)方法包括過(guò)程生命周期評(píng)價(jià)、投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)和混合生命周期評(píng)價(jià)。目前，核電生命周期溫室氣體排放核算以經(jīng)典的過(guò)程生命周期評(píng)價(jià)為主流方法，各階段碳排放核算以排放因子法應(yīng)用最為廣泛[12，27-28] 。排放因子法采用歸一排放標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算結(jié)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(guān)鍵數(shù)據(jù)，也是碳排放核算結(jié)果誤差的主要來(lái)源?；谫|(zhì)量守恒法、能量守恒法的投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)能夠區(qū)分各類(lèi)設(shè)施之間的差異?；谕度氘a(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)方法，Nian 等[24] 從能量投入產(chǎn)出和能量守恒角度出發(fā)，對(duì)核電溫室氣體排放進(jìn)行了核算，結(jié)果為22. 8 g CO2，eq / （kW·h），該值位于全球生命周期報(bào)告中位數(shù)的2. 5% 左右。Pomponi 和Hart[11]分別采用過(guò)程生命周期、投入產(chǎn)出生命周期和混合生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)歐洲壓水式反應(yīng)堆溫室氣體排放進(jìn)行核算。其中，投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)法耦合了過(guò)程生命周期評(píng)價(jià)和質(zhì)量平衡法，從碳元素質(zhì)量守恒以及投入產(chǎn)出過(guò)程出發(fā)進(jìn)行溫室氣體排放量核算。三種生命周期評(píng)價(jià)方法核算結(jié)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(cè)重點(diǎn)不同，核算結(jié)果也不盡相同。因此，有必要綜合考慮核算對(duì)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(jìn)行核算，并對(duì)多種核算方法下的核算結(jié)果進(jìn)行比較分析，以提高核算結(jié)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(shí)間邊界。根據(jù)“統(tǒng)計(jì)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(zhuǎn)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(shè)備生產(chǎn)、核電站建設(shè)、運(yùn)行和退役階段的建材、能源和化學(xué)品消耗產(chǎn)生的直接或間接溫室氣體排放，不包括運(yùn)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(yīng)從工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行核算。為避免間接排放的邊界無(wú)限擴(kuò)大，綜合考慮核電廠、鈾礦廠、鈾濃縮廠等主要階段核設(shè)施的設(shè)計(jì)和運(yùn)行壽命，結(jié)合核燃料循環(huán)和電廠周期確定時(shí)間邊界。

3. 2 核算氣體類(lèi)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(jié)合各階段工藝過(guò)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(kāi)采階段需考慮CH4 逃逸排放，應(yīng)核算CO2 和CH4 排放量;鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)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(xué)試劑消耗，應(yīng)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(lèi)溫室氣體排放量及全球增暖潛勢(shì)，進(jìn)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(guò)程生命周期評(píng)價(jià)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(dòng)數(shù)據(jù)和排放因子是核算關(guān)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(guò)實(shí)地調(diào)查、監(jiān)測(cè)或二手統(tǒng)計(jì)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(guò)程的復(fù)雜性，基于質(zhì)量守恒法、能量守恒法的投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)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(cè)算的核算結(jié)果之間、測(cè)算與實(shí)測(cè)結(jié)果之間進(jìn)行比較分析，相互驗(yàn)證并解釋不同核算結(jié)果之間的異同，以提高核算結(jié)果的準(zhǔn)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(duì)核電生命周期各階段溫室氣體排放特點(diǎn)，明確核算時(shí)間和空間邊界以及核算氣體類(lèi)型，結(jié)合過(guò)程生命周期評(píng)價(jià)法和投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)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(duì)鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化濃縮、燃料元件制造、核電站建設(shè)運(yùn)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(jì)算性，優(yōu)選適用于各階段的核算方法，包括基于過(guò)程的排放因子法、基于投入產(chǎn)出的質(zhì)量（或能量） 平衡法以及實(shí)測(cè)法，細(xì)化各主要階段的溫室氣體排放核算體系。在此過(guò)程中，要避免間接排放的邊界無(wú)限放大，以免核算成本與難度顯著增加。

4. 2 開(kāi)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(lèi)型和核算方法外，核電站主力堆型、運(yùn)行壽命、工藝過(guò)程、技術(shù)和能耗水平都會(huì)影響到溫室氣體排放核算結(jié)果。由于核電生命周期涉及多個(gè)階段，遵循“統(tǒng)計(jì)主要因素，忽略次要因素”原則，針對(duì)主要階段識(shí)別關(guān)鍵影響因素，提高各階段溫室氣體排放認(rèn)知的基礎(chǔ)上，提高核電生命周期核算結(jié)果的科學(xué)性和客觀性。

4. 3 加強(qiáng)核燃料循環(huán)后端和核電站退役階段的個(gè)案研究

部分文獻(xiàn)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(guó)內(nèi)外研究普遍缺乏對(duì)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(shí)行一事一議，學(xué)術(shù)界對(duì)核電退役溫室氣體排放核算仍存在爭(zhēng)議。目前，以上階段的溫室氣體排放核算以類(lèi)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(qiáng)核燃料循環(huán)后端和核電站退役階段的個(gè)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。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 張希良， 黃曉丹， 張達(dá)， 等. 碳中和目標(biāo)下的能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型路徑與政策研究[J]. 管理世界， 2022， 38（1）： 35-66.

ZHANG X L， HUANG X D， ZHANG D， et al. Research on the pathway and policies for China s energy and economy

transformation toward carbon neutrality[J]. Journal of Management World， 2022， 38（1）： 35-66.

[ 2 ] 麥克·施耐德， 余文敏. 2019 世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告[EB/ OL]. [2020-05-27]. http：/ / www. mifce. org/ newsinfo/

389002. html.

[ 3 ] 李林蔚， 朱博， 劉秀. 核能在我國(guó)清潔低碳能源系統(tǒng)中的戰(zhàn)略定位研究[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2022， 21（15）： 12-

15.

[ 4 ] UNECE. Technology brief nuclear power [R]. UNECE Task Force on Carbon Neutrality， Geneva， 2021.

[ 5 ] 穆獻(xiàn)中， 徐琴， 劉宇， 等. 基于生命周期評(píng)價(jià)的核電環(huán)境影響分析[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2022， 22（5）： 2775

-2781.

MU X Z， XU Q， LIU Y， et al. Environmental effect analysis of nuclear power based on life cycle assessment[J]. Journal

of Safety and Environment， 2022，22（5）： 2775-2781.

[ 6 ] Yasukawa S， Tadokoro Y， Kajiyama T. Life cycle CO2 emission from nuclear power reactor and fuel cycle system[C] / /

International Energy Agency. Proceedings of the Expert Workshop on Life-Cycle Analysis of Energy Systems， Methods and

Experience. Paris： Organization for Economic Co-operation and Development， 1992： 151-160.

[ 7 ] 馬忠海， 潘自強(qiáng)， 謝建倫， 等. 我國(guó)核電鏈溫室氣體排放系數(shù)研究[J]. 輻射防護(hù)， 2001， 21（1）： 19-24.

MA Z H， PAN Z Q， XIE J L， et al. Study of greenhouse gases emission factor for nuclear power chain of China[J].

Radiation Protection， 2001， 21（1）： 19-24.

[ 8 ] Warner E S， Heath G A. Life cycle greenhouse gas emissions of nuclear electricity generation[J]. Journal of Industrial

Ecology， 2012， 16： S73-S92.

[ 9 ] 姜子英， 潘自強(qiáng)， 邢江， 等. 中國(guó)核電能源鏈的生命周期溫室氣體排放研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2015， 35（11）：

3502-3510.

JIANG Z Y， PAN Z Q， XING J， et al. Greenhouse gas emissions from nuclear power chain life cycle in China[J]. China

Environmental Science， 2015， 35（11）： 3502-3510.

[10] Osamah S， Ibrahim D. Comparative assessment of the environmental impacts of nuclear， wind and hydro-electric power

plants in Ontario： A life cycle assessment [J]. Journal of Cleaner Production， 2017， 164： 848-860.

[11] Pomponi F， Hart J. The greenhouse gas emissions of nuclear energy—Life cycle assessment of a European pressurised

reactor [J]. Applied Energy， 2021， 290： 116743.

[12] 韓梓豪， 周勝， 秦旭映， 等. 中國(guó)核電的CO2 排放和放射性全生命周期分析[J]. 中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊， 2021 （20）： 46

-51.

[13] ISO. 溫室氣體 第1 部分：在組織層面上對(duì)溫室氣體排放和清除的量化報(bào)告進(jìn)行指導(dǎo)的規(guī)范：ISO 14064. 1—2018

[S]. ISO，2018.

[14] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. 環(huán)境管理—生命周期評(píng)價(jià) 要求與指南：GB/ T 24044—2008[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[15] 宋海濤， 瞿慧紅， 張澤民， 等. 從生命周期角度分析核電產(chǎn)生的碳排放[C] / / 中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第二

卷）———中國(guó)核學(xué)會(huì)2011 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第10 冊(cè). 2011： 233-239.

[16] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. 工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報(bào)告通則：GB/ T 32150—2015[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[17] 李雨晨， 秦宇， 楊柳， 等. 長(zhǎng)江上游大中型水庫(kù)碳排放量估算與分析：以IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南為基礎(chǔ)[J].

湖泊科學(xué)， 2023， 35（1）： 131-144.

LI Y C， QIN Y， YANG L， et al. Estimation and analysis of carbon emissions from the large and medium sized reservoirs

the upper reaches of Changjiang River： on the basis of the IPCC national greenhouse gas inventory. Journal of lakes

science， 2023， 35（1）： 131-144.

[18] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. 溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 第1 部分：發(fā)電企業(yè)：GB/ T 32151. 1—2015[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

出版社，2015.

[19] 生態(tài)環(huán)境部辦公廳. 企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南 發(fā)電設(shè)施[Z]. 2021.

[20] 國(guó)家發(fā)展改革委. 工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）[Z]. 2015.

[21] Tokimatsu K， Kosugi T， Asami T， et al. Evaluation of life cycle CO2 emissions from the Japanese electric power sector in

the 21st century under various nuclear scenarios [J]. Energy Policy， 2006， 34（7）： 833-852.

[22] Integrated Sustainability Analysis. Life cycle energy balance and greenhouse gas emissions of nuclear energy in Australia

[R]. University of Sydney， Sydney， Australia， 2006： 15-16.

[23] Fthenakis V Kim， Hyung C. Greenhouse-gas emissions from solar electric- and nuclear power： a life-cycle study [J].

Energy Policy， 2007， 35（4）： 2549-2557.

[24] Nian V， Chou S K， Su B， et al. Life cycle analysis on carbon emissions from power generation—The nuclear energy

example [J]. Applied Energy， 2014 （118） ： 68-82.

[25] 孫占學(xué)， Fiaz A， 趙凱， 等. 中國(guó)鈾礦采冶回顧與展望[J]. 有色金屬（冶煉部分）， 2021 （8）： 1-8.

SUN Z X， FIAZ A， ZHAO K， et al. Review and prospect of uranium mining and metallurgy in China[J]. Nonferrous

Metals（Extractive Metallurgy）， 2021 （8）： 1-8.

[26] 李哲坤，張立秋，杜子文，等. 城市污泥不同處理處置工藝路線碳排放比較[J]. 環(huán)境科學(xué)， 2023， 44（2）： 1181

-1190.

LI Z K， ZHANG L Q， DU Z W， et al. Comparison of carbon emissions in different treatment and disposal process routes of

municipal sludge [J]. Environmental Scicence， 2023， 44（2）： 1181-1190.

[27] Kadiyala A， Kommalapati R， Huque Z. Quantification of the lifecycle greenhouse gas emissions from nuclear power

generation systems [J]. Energies， 2016， 9（11）： 863.

[28] WANG L， WANG Y， DU H B， et al. A comparative life-cycle assessment of hydro-， nuclear and wind power： A China

study [J]. Applied Energy， 2019， 249： 37-45.