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核設施退役:一場驚心動魄的安全撤退
2019-12-10 09:48:28 來源: 科技日報
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  我國第一座重水研究堆退役,是終點更是起點

  核設施退役:一場驚心動魄的安全撤退

  對完成歷史使命的核設施來説,退役是終點,但對核設施退役及放射性廢物治理而言,又是一個新興産業和學科的起點。

  近日,我國第一座重水研究堆(以下簡稱101堆)退役獲國家立項批復。作為我國首個實施退役的重水研究堆,101堆退役意義何在?它的退役與一般核設施退役有何差異?我國核設施退役現狀如何?記者就此採訪了業內人士。

  核設施生命周期的最後一個階段

  對于核設施,國際原子能機構(IAEA)的定義是,規模生産、加工、使用、貯存或處理處置放射性物質,需要作安全考慮的設施,包括其設備、建築物及其附屬場地。

  我國放射性污染防治法對核設施做了具體定義,包括核動力廠(核電廠、核熱電廠、核供汽供熱廠)和其他反應堆(研究堆、實驗堆、臨界裝置等);核燃料生産、加工、貯存和後處理設施;放射性廢物的處理和處置設施等。

  與其他非核設施一樣,核設施也有其生命周期。退役被認為是核設施生命周期的最後一個階段,更是其生命周期管理中的一個重要環節。

  在IAEA的定義中,核設施退役被定義為解除一座核設施的部分或全部監管控制所採取的行政和技術活動。

  “對完成歷史使命的核設施來説,退役是終點,但對核設施退役及放射性廢物治理而言,又是一個新興産業和學科的起點。”中核集團首席專家、中國原子能科學研究院院長助理張生棟説。

  這次獲準立項退役的101堆是1955年我國從蘇聯引進的。經過近50年的安全運行,2007年底,101堆永久停閉,進入安全關閉期等待退役。

  安全處理退役核設施是復雜的係統工程

  張生棟告訴記者,核設施的退役就像一幢房子臨近壽命期限就必須對其採取專業手段進行處理一樣。

  在日常生活中,拆除一幢普通的建築通常只需一次爆破,把垃圾外運填埋即可。然而對退役的核設施來説,要安全處理它們可沒有那麼簡單,每次拆除都是一場驚心動魄的安全大撤退。

  “核設施退役是一個復雜的係統性工程。”張生棟説,首先要清理核設施內的現存放射性廢物,並對退役場所進行包括放射性核素種類、劑量強度、廢物種類在內的源項調查,查明輻射劑量水平,然後要對工藝係統及設備等進行清洗去污,降低輻射劑量,之後進行工藝設備的切割解體、污染場地去污,對拆除的放射性廢物進行分類檢測並進行整備處理,等到設施內污染部分全部達標後,再對核設施進行拆除,夷為平地。“就像有一堆臟衣服,首先要確定用什麼洗衣粉清洗,然後再計劃如何清洗。”

  因為種類繁多,加上規模大小、場址條件、運行狀況等有別,不同核設施的退役方式大不相同。在國際上,3種退役策略已被廣泛採用,即立即拆除、延緩拆除、封固埋葬。

  “立即拆除”是在核設施永久關閉後,盡可能快地除去和處理核設施內的放射性物質,原場址可以有限制或無限制利用。“延緩拆除”是在核設施關閉後先做部分和簡易的去污、拆除工作,在保證安全的條件下對核設施進行長期貯存,讓放射性核素衰變,然後拆除。對大型反應堆退役,延緩拆除往往是優選的策略。“封固埋葬”是把核設施整體或它的主要部分,處置在它現在的位置或核設施邊界范圍的地下。

  作為我國第一座重水研究堆,101堆的退役又與其他反應堆不同。

  101堆退役,其難點首先體現在廢石墨回取。101堆是重水堆,用石墨作為反射層和中子慢化劑,廢石墨經過50多年的輻照,體積膨脹,柔性變差,活性增大,回取中存在難以整塊回取或者著火的風險。其次,101堆生物屏蔽體厚且較其他反應堆密度大,目前沒有成熟工具和技術可用,並且101堆要打造成我國反應堆博物館,對安全的要求更嚴格,因此堆本體和生物屏蔽體拆除難度相對更高。此外,101堆化工熱室在地下,相比地面上的化工熱室,污染程度高、源項不清楚,操作空間狹小,因此化工熱室拆除的難度也很大。

  張生棟説,作為我國核設施退役重點項目之一,101堆的退役在國內外沒有可以借鑒的經驗,將按照“先易後難、先外圍係統和主工藝係統、後堆本體”的順序分3個階段實施,並同步開展工程科研驗證。本次批復的第一階段工程,主要是退役前期準備及外圍係統拆除。“它將為後續兩個階段的工程實施奠定基礎,將為我國建立研究堆退役能力體係,以及其他堆型退役提供技術示范,雖然難度非常大,但在成功克服101堆退役難題後,核電退役問題將迎刃而解。”

  應及早對設施退役做出統籌規劃

  我國的核設施退役始于上世紀90年代初,主要針對的是早期軍用核設施(部分軍工核設施從80年代開始陸續關停,進入監護運行狀態),經過20多年的工作取得了一定的成績,部分重要核設施和放射性廢物的治理工作已進入實施階段。

  在目前的核實施中,核電站佔據相當大比例。

  根據2018世界核電産業現狀報告,截至2018年,世界上共有115臺核電機組正在退役,約佔173座永久停運核電機組的70%。共有19臺機組已完成退役(美國13臺、德國5臺、日本1臺),其中10個核電廠址已恢復成綠地。

  在我國,由于最早運行的秦山一期核電站要到2024年後才開始關閉退役,現有條件下針對其退役技術的研究還很少,退役經驗缺失。

  “核設施退役是一項集高科技為一體的非常復雜的係統工程,涉及核化工、機械、自動化、輻射防護、放射性廢物處理處置、環境治理修復等諸多技術領域。同時還涉及資金運作、項目管理、監理等方面的工作。”在張生棟看來,核設施退役不僅僅是營運者自己應考慮的問題,國家、政府等也應參與其中,及早對其做出統籌規劃,實施科學管理,確保退役項目安全、省時、省力、省錢。

  在他看來,首先要盡快完善退役的法律法規,做到有法可依,有章可循。但目前原子能法還沒出臺,我國針對核設施退役的操作和驗收標準等也還不完善。

  此外,目前我國對各類核設施退役的策略還不是非常明確,還存在著反應堆封存多長時間合適、有的核設施是否可就地埋葬等問題的爭議,為安全、經濟、較快地完成退役任務,需要盡快開展有針對性地研究和論證。

  足夠的退役資金是完成核設施退役的重要前提。除軍用核設施的退役經費由中央財政撥付外,民用核電站的退役則應由營運商自己來貯備足夠的退役資金。

  我國在《國家核電發展專題規劃(2005—2020年)》末尾,對核電站的退役問題作了規定:電站投入商業運行開始時,即可在核電站發電成本中強制提取、積累核電站退役處理費用。在中央財政設立核電站退役專項基金賬戶,在各核電站商業運行期內提取。這是規劃的一大亮點,也為以後核電站的退役資金做出了安排。但是到目前為止,由于國內尚無核電廠退役費用具體估算辦法,因此究竟從核電站發電成本中提取多少合適,也未明確。

  多名業內人士強調,退役不應被簡單視為核設施或廠址的終點,更應被視為重新使用或重新開發項目的起始點,在退役計劃階段的早期就應考慮是否以及如何重新使用或重新開發,此外還應加強核設施退役人才隊伍建設。(記者 陳瑜)

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【糾錯】 責任編輯: 楊婷
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