核反應堆在完成其研究使命之後最終停堆，進入退出運行的退役階段。反應堆退役是指在此期間，反應堆中的核燃料、帶有放射性的設備、部件、材料將被移出反應堆或從反應堆系統上拆除出反應廠區，達到廠區開放利用不加限制利用之目的。反應堆的退役過程主要為三個步驟：設備、建築和系統的拆除；去污過程；廢物的處理。反應堆退役是一個複雜的過程，需要經歷很多年，國際原子能機構將其分為三個階段，即Ⅰ級退役、Ⅱ級退役和Ⅲ級退役。截止至2012年，全世界已關閉的核反應堆已經達到138座，但目前完成退役的只有17座。
基本介紹
- 中文名：反應堆退役
- 外文名：Nuelear Decommissioning
- 執行單位：核反應堆所屬單位
- 特點：成本高、難度大、耗時長
- 所屬學科：核科學
- 基本釋義：核反應堆停止運行並拆除
簡介,退役的三個階段,Ⅰ級退役,Ⅱ級退役,Ⅲ級退役,退役的主要工作,設備、系統和建築物的拆除,清洗去污,廢物的處理和處置,反應堆退役現狀及趨勢,
簡介
據統計，一般反應堆運行壽命為30滿功率堆年左右，生產堆運行壽命為20滿功率堆年左右，而實驗研究堆則為10滿功率堆年左右。因此，早期建成的各種反應堆（實驗堆、軍用生產堆、發電原型堆等）均已達到運行壽命，將要相繼退役。據不完全統計，世界上已進入退役期的反應堆達140多座。
反應堆工程退役和一般設施拆除不同，其最大特點是經過幾十年運行的反應堆已成為很強的放射源，各部位都受過不同程度的中子活化和放射性核素污染，甚至生物禁止內也有很強的放射性，總活性約106Ci。因此，反應堆工程退役是難度大、時間長、耗資多而又是非做不可的工作。
退役的三個階段
Ⅰ級退役
Ⅰ級退役狀態要求現場具備下述條件：①反應堆最終停閉、冷卻、全堆卸料，並將乏燃料清點集中，存放於指定地點。新燃料清點歸庫。② 反應堆運行期間產生的各種固體放射性廢物清點、歸類，並臨時集中貯存。③ 工藝系統和工藝水池排空，進行初步清洗去污，對一迴路壓力邊界開口處採取嚴格密封措施，防止放射性氣體外逸。④ 運行期產生的各種液體廢物分類、處理、存放或處置。⑤ 將設備和系統的保溫材料儘可能全部去除，並集中處置。⑥ 按放射性核素污染的性質和水平，將房間分區，區與區之間根據需要進行建築封堵。將廠房維修好，並進行初步清理。⑦ 退役期問要繼續使用的服務性系統，如供排水、通風、供電、通訊、照明和監測系統維修好，正常、定期或不定期投入運行。⑧ 根據需要，值班人員可以減少，但必須照常上崗，完成操作、巡檢、記錄、並書寫出交接班意見。
Ⅱ級退役
① 全部燃料元件從現場移走。② 拆除生物禁止（或安全殼）以外的全部被放射性核素污染的設備、系統，並移走。但要求第一道防污染阻擋層重新完整。③ 拆除生物禁止（或安全殼）以外的全部或部分建築物，並進行清理和處置。④ 將留下部分設施，以生物禁止（或安全殼）為界面，嚴格完成與外環境隔離，形成第二道防污染阻擋層。⑤ 在餘留設施內部和外部環境設定必要的監測。⑥ 撤銷值班，定期或不定期地檢查第二道防污染阻擋層的完好性，進行檢查點取樣和外環境監測。⑦ 若需要進入第二道防污染阻擋層，必須制訂切實可行的計畫和安全措施。
Ⅲ級退役
① 將剩餘的全部設備、系統和設施拆除，全部放射性廢物移出現場，並進行處理和處置。② 恢復地貌，廠址開放，不受限制利用。
雖然對反應堆工程退役原則性劃分為三級，但具體做法並未硬性規定按三級順序逐級進行，反應堆永久性停閉後可直接進行l級退役，也可以由I級退役直接轉入l級退役。退役可供選擇的程度很多，各國都根據國情、堆型、規模、廠址環境和退役的原因不同，而選擇合適的退役程式。
退役的主要工作
設備、系統和建築物的拆除
反應堆工程拆除的突出特點是：① 設備、系統和設施具有獨特的複雜性和堅固性；② 設備、系統和建築物都受過不同程度的放射性核素污染，並且堆芯部份有很強的活化放射性。因此，拆除過程中儘量減少作業人員的受照劑量，防止放射性核素污染擴大，污染國土和危及公眾的健康等是拆除工作考慮的重點。
基於上述原因，要求：①先進的拆除工具；②科學的拆除方法；③ 嚴格的拆除程式和安全、質保體系等。
拆除的機理有：① 機械拆除；② 熱力拆除；③ 衝擊拆除等。
清洗去污
去污是反應堆工程退役工作的三大任務之一，是指去除或減低核設施和廠址範圍內放射性核素的沾附物。就去污的深度和內而涵言，它分系統去污和拆除去污；就去污的機理而言，它可簡化為化學去污、物理去污、電化學去污和物理化學聯合去污四大類。
反應堆退役去污就是把不希望存在的放射性核素全部或部分去除。去污不能根本消除放射性核素，而只能使核素存在的形式或位置發生變化，以便於輻射安全管理。因此，去污重點要考慮二次廢物的產生量、管理、處理和處置的難易條件。
去污的主要目的有以下幾點：1 降低作業場所和作業對象的輻射場強度,簡化退役作業操作，減少作業人員的受輻照劑量，即儘量降低職業性輻照。2 雖然各國對退役設施、設備和材料回用的標準尚不完全一致，但去污的目的之一是使部分設施、設備和材料達到受限制或不受限制的再利用。3 經過去污，使受放射性污染的設備和材料降低廢物等級或變放射性廢物為非放射性廢物，以減少廢物的處理和處置難度或埋藏體積。4 去除鬆散的污染,以便簡化處理和包裝以及防止污染擴大。
廢物的處理和處置
反應堆工程退役的過程，實際上也就是放射性物質處理和處置的過程。
放射性廢物以形態分類，可分為固態廢物、液態廢物和氣態廢物三大類。以放射性活度來分，又可分為低放廢物、中放廢物和高放廢物三大類。以污染的性質分類，亦可分α污染廢物和非α污染廢物。以受污染物的性質分，也可分為可燃放射性廢物和非燃放射性廢物。
故放射性廢物的處理方法繁多，廢物處置方式概括為：① 淺地層埋藏—這種方式適用於低，中放固體廢物；② 深地層埋藏一這種方式適用於高放固體廢物和α類廢物；③ 送置中間處置場；④ 改造現場，就地埋藏一這種處置方式類同於淺地層埋藏，對石墨堆芯的中間處置是一種較好的方式。
反應堆退役現狀及趨勢
截止2012年底，全世界分屬19個國家核電廠的138座反應堆己經關閉，其中美國28座，英國27座，德國27座，法國12座，日本9座，俄羅斯5座。目前完成退役的只有17座。退役是一個複雜的過程，需要經歷很多年。例如在英國2011年首次成功退役了位於塞拉菲爾德的一座反應堆，該堆已於1981年關閉。
預計全世界已關閉但還沒有退役的核反應堆數量會有所增加，待退役的軍用堆和實驗堆的數量也很可觀。通常民用堆的設計壽命是30-40年，這類堆中有138座運行了超過30年，24座超過了40年。目前正在運行的民用反應堆平均年齡為27年左右。很多民用反應堆在到達涉及壽期後也會繼續運行。儘管一些反應堆已經獲取延長60年甚至80年的運行許可，但所有的反應堆總有一天會面臨退役，屆時產生的放射性廢物需要安全的清除和管理。
