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全球核电厂退役潮——如何回收核电站?

北极星电力网新闻中心  来源:嘿嘿能源heypower  作者:heypower  2021/5/20 11:52:28  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 核电厂 核电退役 核电

北极星核电网讯:从意大利的角度来看——1987年意大利全民公决后开始弃核——核电厂退役已是陈年旧事。然而,从全球角度来看,核电厂的退役大潮才刚刚开始。

(来源:微信公众号“嘿嘿能源heypower”  ID:heiheinengyuan  作者:heypower)

1、核电厂退役潮

全球大部分核电厂都已经迈入老龄化。据2020年中期数据,全球共有440座在运反应堆,分布在全球30个国家,其中美国95座,法国57座,中国47座。

这其中,有270座电厂已运转30年以上。当考虑到除最新一代核电厂外,核电厂最初设计使用寿命约为30年,你就会明白眼前问题的严重性了。

国际原子能机构(IAEA)的专家向我们提供了一些更为精确的数据:“20个国家的190多个反应堆处于关闭状态。其中,17座反应堆已经全部退役,而更多的反应堆正接近退役的最后阶段。到下一个十年结束时,可能还会有多达100座反应堆被关闭并退役。”

换句话说,不管我们是否继续发展核能,我们必须开始处理第一批核电厂的退役问题。

实际上,放射性废物问题在所有问题中只占很小一部分(5%),而大部分核电厂不危险的部分都可以回收,用作其他用途。这在核退役领域也打开了循环经济的大门。

2、意大利核退役循环经济

“组件回收和再利用做法,在核领域其实并不新鲜。在人们开始谈论循环经济之前,他们从上世纪90年代就开始应用了,”负责拆除意大利退役核电站20多年的索辛公司(Sogin)放射性废物部门负责人弗拉维亚诺·布鲁诺(Flaviano Bruno)说。

1987年公投后,意大利是世界上最早面临核退役问题的国家。

按照国际公认的“推迟退役”做法,特里诺(Trino)、考尔索(Caorso)、拉丁(Latina)和加利格里阿诺(Garigliano)的四个发电厂,鲍斯高马冷格(Bosco Marengo)核燃料生产厂,萨卢贾(Saluggia)、卡萨恰(Casaccia)和罗通德拉(Rotondella)的核能研究和后处理厂立即被安全储存或被保护性看管。

直到1999年,索辛公司介入后,才开始了所谓的“加速退役”。

如果你想想意大利核退役的悠久历史——官僚障碍,领导层变化,NIMBY(“不在我后院”)综合症和政治家逃避责任问题,“加速”这个词听起来有点讽刺。

这种拖延应与放射性废物管理的时间框架非常长相比较,即低放射性废物处置场(如最近讨论的国家处置库)的设计期限应为数百年,而地质处置库必须适合将废物保存数千年。

撇开放射性废物不谈,全球一直在努力按照2001年IAEA起草的一份文件确定回收可重复使用材料的标准化做法。

随着人们对循环经济的日益关注,2019年,索辛公司凭借自身积累的经验,与IAEA合作组织了一次关于核电厂退役循环实践的研讨会,为来自欧洲和日本各地的专家提供了一个研讨机会,同时也是循环经济正式进入核电领域的一次机会。

3、拆除核电站能回收什么?

首先需要明确的是“从核电站退役的材料中,只有5%含有放射性,”布鲁诺解释说,“剩下的垃圾中,约90%可以回收或再利用,另外5%作为常规垃圾处理”。

大部分退役材料是混凝土和金属。少量其他材料,尤其是塑料,处理比较困难。主要原因是,塑料不仅只有一种,而且每种塑料有不同的处理要求。更不用说有些工厂已经很老,用过的塑料更加难以处理。布鲁诺说,除此之外,这些废料数量也较低,无法实现规模经济。不过,我们一直努力进一步提高回收率。

据索辛公司估计,意大利核电站和核设施的退役将从中回收100多万吨材料。

布鲁诺解释说:“在考尔索,2014年拆除“废气建筑”(编者注:指气态废物在排放大气前进行处理的地方)产生约7000吨混凝土,可以将这些混凝土转化为二次使用原材料,作为坑土填充在附近。

“总的来说,在考尔索工厂整个退役过程中,公司预计将从32万吨材料中回收30万吨,回收率达93%。”

另一个例子是拉丁工厂保温用岩棉的管理。

布鲁诺说:“一部分岩棉被回收,污染部分则用超级压机处理。190平方米的材料:其中120平方米回收,其余70平方米被压实成10多平方米。”

将放射性废物体积压至最小,实际上是核退役的一项基本原则:考虑到与放射性废物的安全处置相关,寻找储存地点困难(在欧洲,目前只有芬兰和瑞典在建一个永久性地质储存库),它们必须占用尽可能少的空间。

4、放射性与安全

回到可回收材料的话题,当谈到应用于核领域的循环经济时,首先产生的疑问当然是安全。

实际上,这只是一个外行的疑问,因为对内部人士来说,相当明显的是,“释放”的物质必须经过严格的检查,以核实其放射性水平。这个过程实际上在开始拆卸过程之前就已经开始了。

布鲁诺解释说:“为了准确理解如何管理所有的物料流,我们进行了初步分析和化学-物理、放射特征研究。

事实上,有必要采用一定的方法将放射性废物从“常规”材料中分离出来。

一旦我们拆开一个部件,如果我们知道它可以被回收,它将被分开管理,以避免交叉污染。材料分离已经在物料层面进行单独存储。将物料分开,以便能够按照使用方式管理材料。”

5、回收与再利用

一旦材料被安全地收集起来,在什么地方重复使用?这些取决于各国现行的标准和法律。

“例如,在意大利,无条件收集或自由回收是强制执行的,”布鲁诺指出,“这意味着,辐射控制系统中产生的、可回收的物质可以在没有使用条件的情况下重复使用。”

事实上,退役公司的责任甚至超出了废料回收的那一刻。

“对于金属,根据法律,索辛公司负责到冶炼厂重熔。冶炼厂必须将我们提供的金属稀释10倍,然后向我们发回一份证明程序正确的证书。”

只有这样,回收的金属才能真正自由地重新进入生产周期。

尽管在这些材料的管理方面存在着欧洲和国际标准,但国家法律高于一切,因此即使在邻国之间,管理上也存在着很大的差异。

例如,在法国,不允许从退役电厂回收材料。对于一个70%以上电力来自核能的国家来说,为了让公众舆论放心,决定将退役产生的所有材料全部封存似乎是明智的。

“事实上,”布鲁诺说,“大多数材料并不危险。”

相反,德国在回收标准上比意大利更为广泛。德国允许无条件回收“清洁”材料,同时,对受轻微污染(意大利不会释放)的物质,在不同级别和特定工业领域有条件使用。”

一般来说,这些都是轻微污染的金属,在核领域仍重复使用。

如果核退役本身已经是一个充满困难的领域,那么核退役后的材料循环也是困难重重。

美国在一些管理方面与欧洲存在差异,主要是由于国家的地理结构的不同:美国的许多电厂都在沙漠地区,或者无论如何远离居住中心,因此他们的做法可以更“宽松”。

对于人口密度很高的欧洲来说,物资管理更为精细,因为它必须始终考虑到对当地领土体系的影响。

6、退役循环经济的未来

说到意大利,往往在国家废物管理系统方面存在着各种问题,正如布鲁诺所解释的:“我们的问题主要在废物收集中心,通常比较难以确定理想地点。寻找收集中心时,必须考虑经济成本问题。如果能在国家一级建立一个更广泛和结构更为完善的制度,收集中心的确立将会更为高效。”

“旧设施的设计和运行很少考虑到这个问题,因此接下来的退役潮带来了各种挑战,”IAEA可再生能源问题调查专家解释说,“另一方面,从退役、废物管理和循环经济的角度出发,目前正在规划新的核电厂,这给创新方案提供了思路。例如,反应堆建筑部件可以模块化建造,以便更容易拆卸,或使用更容易净化的建筑材料。”

当然,与其他行业领域进行循环经济方面的交流也将有助于核能退役。

IAEA评论说,石油天然气行业、常规拆除行业等在技术可行性、成本评估、风险评估等方面提供了宝贵经验。这些经验可用于复杂项目管理,包括远程处理、机器人技术和数字化,这些都可以用到核工业相关部门。新的数字技术应用,例如,3D物理和放射性测量能够支持建筑物信息管理以实现退役的循环经济。

2019年在索辛公司的第一次国际研讨会之后,IAEA将在2021年以网络研讨会的形式组织另一个国际讲习班。

简而言之,人们对循环经济的兴趣很高,即使是在核领域。因为除了重要的资源回收外,最大限度地回收利用,意味着尽量减少废物,从而至少在数量上减少核废料问题。

同时,人们也在关注正在进行的利用废旧核燃料棒的科研项目,不过这就是另外的故事了。

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