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4、废物该如何处置?
核电站退役过程,会产生放射性废物。这些废物,必须严格按照国家的相关法律规定进行处理:中低放废物在符合国家规定的区域实行近地表处置,高放废物实行集中的深地质处置。
最令人担忧的是对具有高放射性的乏燃料的处理。数据显示,目前百万千瓦级电站一年大约产生乏燃料20吨,按照处理费用800—1000美元/公斤计算,每年处理这些乏燃料的资金需要达到约1600—2000万美元。
核电站退役过程中产生的核废料,可依据其放射性强弱分为三级。首先是放射性很强的高强度核废料,主要是核燃料部分产生的,拆除核燃料的工作于第一阶段完成。其次是核反应堆芯及其附属设备产生的中低度核废料,这部分核废料所占比例很大,这其中还包括相当数量的极低放射性废物,对于这一类放射性废物的研究国际上各有不同,还没有统一的定义。
对退役中的废物,完全可以采用同处理核电站正常运行时产生的废物一样的方法来进行处理。拆下的带有放射性的物质先进行分类,之后送到国家或地区核废物处置库。核设施退役工程施工过程中,必定会产生大量放射性活度低于国家低放废物规定水平的极低放废物,这类废物目前国家还未出台分类标准,也没有规范的处置方法,而且我国尚缺乏这一方面的研究,这也将会作为一个问题而存在。
更重要的是,由于很多核电站都将运行中产生的乏燃料暂时储存在核电站的水池中,直到核电站关停,历年所产生的乏燃料都未被处理,这使得核电站退役,直接面临一个难题,那就是如何集中处理这些日积月累下来的乏燃料。
国际上对乏燃料有两种处理方式,一种是直接把乏燃料当作核废料,经过玻璃固化处理,密封在特殊罐子里直接埋到地层下,美国、加拿大等幅员辽阔的国家都采取此种方法。还有一种是经过核废料处理厂,处理后在进行深埋。
中国对乏燃料拟采取的是后处理方式,即先把乏燃料送到核废料处理厂进行处理,提取可利用的铀和钚,然后把剩余废料玻璃固化,再进行地下深埋。
但是,我国目前的核废物处置能力还不能很好的满足近期核电站规模化建设后新产生的核废物,而在几十年后,我国九十年代之后建立的核电站的退役所产生的核废物必定有相当的数量,这个问题应该给予考虑。因此我国必须考虑要有足够的取得许可证的废物处置库,以容纳退役时产生的所有废物。
目前我国尚未建成高放射性核废料(一般指乏燃料)处理厂,只建有两座中低放射核废料处置库,分别位于甘肃玉门和广东大亚湾附近的北龙,而对高放射性核废料处理工作尚处于中间试验阶段。
其实,除了退役,核电站其实还可以延寿,核电站的保守设计决定了其本身具有一定的运行裕量,这也就使得核电站在达到设计寿命后可以申请继续运行,即延寿运行。但是,核电站延寿必须进行定期安全审查,以对核电站的安全性进行充分论证,在确保安全的前提下才能够批准。
三、有多大市场?至少1000亿美元
上述提到的四大难题即是核电退役市场存在的四个缺口,有缺口就有想象力,就意味着有市场,有机构曾于2012年发布的一份报告显示,截止到2012年1月,欧洲是全球规模最大的核电反应堆退役市场;法国、英国和俄罗斯的退役市场规模分别达到215亿美元、187亿美元和135亿美元;亚太地区仅次于欧洲,为203亿美元;北美市场规模最小,为82亿美元。
假设目前全球的商业核电反应堆都在运行期满35年后关闭并退役,那么到2030年绝大多数核电反应堆都要退役,其中退役市场规模最大的国家将是美国,其次是法国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、韩国和德国。
然而,不同时期和不同设计的核电反应堆有时在运行寿期方面也存在差异,而且美、法、俄等国采取了反应堆延寿策略,使大量反应堆的寿期少则延长几年、多则延长20年,甚至可能更长。例如,美国的100座现役核电机组大部分已经或预计将延寿20年,从而使该国在2030年之前将要进入退役阶段的机组预计仅有5台,市场规模远不及欧洲和亚洲。
综上所述,到2030年全球预计将有200多台现役核电机组关闭,约占全球现役核电机组的一半,退役市场规模预计超过1000亿美元。其中,欧洲预计将有150台现役机组关闭,占全球预期已关闭机组总数的70%左右,届时欧洲的核电反应堆退役市场规模估计将达到814.84亿美元。其次是东亚地区(主要是日本),然后是北美地区(主要是加拿大)。2030年之后,美国的大部分核电机组将陆续达到延长后的寿命,随着这些反应堆进入关闭和退役高峰期,全球核电反应堆退役市场规模将继续保持增长。
欧、美核反应堆退役市场被内部企业牢牢掌控。过去数十年来,世界核退役市场主要在欧洲和美国,加之技术含量高等原因,最终形成了欧、美核退役市场被欧、美特别是美、英、法、德等国退役承包商牢牢把控的局面。其他地区的退役承包商也有,但要么主要在国内发展,像俄罗斯;要么实力还比较弱小,像韩国和日本。
俄罗斯国家原子能公司于2009年收购了德国一家专业核退役和放射性废物管理服务公司NUKEM技术公司,从而打入欧洲核退役市场,该公司的业务目前主要分布于东欧、俄罗斯和法国。近几年来,实力较弱的新晋退役服务供应商也开始着眼世界市场,特别是韩国企业已小有斩获。
由这一背景可见,中广核与比利时SARENS集团签署的战略合作协议自是具有深远的战略意义,中核、国家电投呢?其他核电企业也是时候该对这庞大的核电退役市场有所动作了。(本文首发于微信平台“核你在一起”,微信号hnzyq1992)
参考资料:
《中核工业——世界核电退役市场诱人》;
《我国核电站退役应考虑的几大问题》;
《能源杂志——核电站退役难题:资金不足及核废料处理困难》
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