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10乏燃料后处理,即燃料循环有什么缺点?
首先,代价高昂。
由于处理涉及天量的放射性,工作环境需要极端的保障措施,一旦发生一点意外,后果就很严重。一座年处理能力800吨的化工厂,本来应该是一个很小的厂子。大型化工厂都是从十万吨开始算的。如果处理普通化学产品,也就相当于一个上世纪80年代的乡镇企业。
不考虑放射性的话,2000万元投资就够了,但是我国后处理厂规划造价已经到了2000亿元。由于发生事故的可能,代价的一部分也表现在需求比较大的隔离区。
其次,厂区有非常大的放射性存量。核电厂运来的乏燃料,处理后产生的高放核废料,在最终处置地就绪之前,必须暂存在后处理厂。放射性存量较大幅度地超过一座大型核电站。庞大的放射性存量意味着巨大的潜在风险和超强的安保需求。
第三,建设周期长。
按照规划,如果后处理厂能够在2020年开工的话,2030年左右才能建成。对于现在乏燃料池已经饱和和即将饱和的核电厂,无法解救燃眉之急。规模那么大,而且国际合作项目相当敏感,能否按照计划进行,实际上是要打一个问号的。
法国已经确定降低核电比重,其核电运营企业财务状况相当糟糕,人才流失和后继乏人都在所难免。日本于1989年开工的六所村后处理厂项目,规模也是每年800吨,完工时间已经推迟了23次,最新的计划是到2018年才能开始处理乏燃料。费用也比预计的多了两倍,达到3万亿日元。考虑到日本核能发展前景不明朗,即使在最新的计划期限内完工,项目能够发挥的作用也要大打折扣。
第四,以前支持后处理的几条理由后来发现都有问题。
1、提高铀资源利用率。后处理虽然能够提高,但是非常有限。按一般说法,后处理能提高25%的铀资源利用率,从开始的0.37%提高到约0.46%。但提高这一点利用率的代价实在太高了。
打个比方,这就有点像把别人吃过的西瓜皮捡起来,用非常先进的技术剔下没有吃完的瓜瓤,进行复杂的清洗、消毒、增甜,再按照市场上的西瓜单价卖给消费者。如果市面上西瓜的价格是1块钱1斤,这样循环利用后的西瓜瓤成本就是10块钱1斤,但是只能卖1块钱1斤。
新生产的混合燃料不仅成本高,还不好用。用完之后会产生更多的超铀元素,成分复杂,难以处理。现有的后处理技术已经不能再处理燃烧后的混合燃料。
2、减少最后处置的放射性量。这点不假,但是考虑到封装,减少的处置物体积只有一半。无害化时间也的确缩短了,但是无论是1000年还是10万年,现在都无法保证。
3、为快堆运行制备燃料。全世界经过70年,1000亿美元以上的投入后,发现快堆并不像想象的那么容易。法国、日本都在快堆上吃过大亏。到现在为止,快堆,特别是钠冷快堆,技术上是不可用的。
4、为核电厂纾解乏燃料存储困难。这一点没有那么非做不可,不需要后处理厂也行。
11如果不建后处理厂,核电厂乏燃料怎么办?
不建后处理厂,就是走一次通过,直接处置的路线。核电厂可以把在乏燃料池存放足够久的燃料组件拿出来,用罐保存。这方面有例可循。也可以在建一个池子,想办法移过去。放置到衰变余热较低之后,再深埋处置。
12核废料衰减到无害需要多少时间?
中低放射性核废料,数百年。
高放射性核废料(后处理后的废料),1000年。
乏燃料,数十万年。
(作者/北京大学物理学院副教授 雷奕安)
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