核電廠退役

中文名稱核電廠退役
英文名稱decommissioning of nuclear power plant
定  義核電廠在商業運行結束後,經過去污、拆除和解體、環境整治等若干階段,達到廠址有限制或無限制開放和重新利用。各階段均要對產生的放射性廢物和其他有害物質進行處理和處置。
套用學科電力(一級學科),核電(二級學科)

基本介紹

  • 中文名:核電廠退役
  • 外文名:decommissioning ofnuclear power plant
核電廠在商業運行結束後,經過去污與拆除,達到廠址不受限制利用的過程。核電廠的大部分部件是沒有放射性的,可以用常規方法拆除。核電廠的放射性物質絕大部分都包含在乏燃料中。乏燃料在退役前或退役中運出廠外處置。核島中帶有放射性的設備與部件,可採用多種技術與方法進行去污與拆除。拆下的帶有放射性的物質被送到國家或地區廢物庫處置。對帶放射性的設備與部件,在拆除之前,一般要經過一段相當長的保存時間,以等待放射性衰變。
退役是一項複雜的過程。在進行退役之前,必須具備三個基本條件:①應具備所有必要的技術手段,包括一支經過良好訓練的技術隊伍;②必須備有一個取得許可證的廢物處置庫,以容納退役時產生的所有廢物;③必須為退役項目的實施建立相應的法規。
核電廠退役工作涉及到退役階段、步驟、放射性廢物處置、技術開發及資金(費用)籌措等。
退役階段 根據國際原子能機構的規定,退役分為三個階段。
第一階段 又稱監護封存期。這一階段主要是等待放射性衰變。核電廠停止運行後,乏燃料元件從堆芯取出置於廠記憶體放一段時間,然後運出廠外進行處置。在這一階段,第一道污染屏障保持不動,但安全殼的穿牆孔被永久性封死。安全殼建築物保持封閉。為保證核電廠處於良好狀態,要按規定進行監測。
第二階段 又稱局部拆除期或廠址限制性使用。在這一階段,拆除污染屏障內易於解體的部件。在去污以後,如輻射安全允許,可以拆除安全殼建築物,或允許進入核建築物。廠內非放射性建築物可以拆除或用於其他目的。對廠址仍要按規定進行監測。
第三階段 又稱最終處置期或廠址可無限制利用。在這一階段,拆除所有有放射性的材料、設備與部件。廠址可無限制使用或恢復成綠化地帶。廠址不再需要監測。
這三個階段不一定按順序或在一規定時期內完成。第一、二階段又統稱安全存放期。
安全存放期涉及核廠房內放射性物質的長期封存管理,主要為了使放射性衰變到可以接受的水平。經過安全存放期後,拆除設備工作可變得更安全,總的費用也可以節省,而工作人員受到的照射也可保持在最低水平。所以,一般不採用直接進入第三階段,即停止運行後立即拆除。因為這樣雖然縮短了退役時間,但費用卻較高。
安全存放期的長短是根據各國所制定的退役技術政策來確定的:如退役時允許工作人員所受的照射、廢物處置及運輸政策和廠址重新使用要求等等。
退役工藝 實際退役活動涉及一些相互關聯的作業,包括去污、拆卸和廢物處理。每一項作業可以部分地或全部完成,它們之間又互相搭接或重疊。任何一項作業方法的選擇可能影響其他作業。例如放射性廢物的處置方式和送往處置場的運輸方法,就決定廠房拆除時切割成碎塊的大小;運輸容器的設計須適應搬運的需求,反過來有影響搬運作業程式;而拆除計畫和處置方式又影響前面的去污程度。
去污 是去除物體表面鬆散或固著的放射性沉積物,以減少後續工序的職業照射風險的清洗過程。已研究出利用化學、物理、電化學和超聲工藝清洗受沾污材料的各種方法。所選擇的方法將隨污染性質和程度、表面類型和被去污材料的形狀不同而改變。
拆除 是拆除所有帶放射性的設備和材料。在進行拆除時,可以事先去污,也可以不去污,視污染情況而定。
在大多數情況下,拆除採用切割、解體和爆破等方法。有些部件不能清洗,只能切割成碎塊運往處置場。堆內構件是在水下拆除的,反應堆容器可藉助遙控機械手操縱等離子割炬或電弧鋸拆下來。如反應堆容器體積不太大或距永久儲存庫較近,也可採用整體運輸。對混凝土生物禁止常利用受控爆破,再加上遙控輔助設備,使其逐層剝除,直至拆毀整個結構。
放射性廢物處置 一座核設施退役時產生的廢物總量,大致等於核設施運行期間產生的廢物總和。退役廢物的特點是:(1)絕大部分是低放固體廢物;(2)數量和體積龐大,組分複雜;(3)污染較固定,不易去除,活化產物不可能分離與去除。
理想的情況是在開始拆除工作前,廢物處置的方法和運輸路線均已確定,必要的審批程式均已完成。應儘可能避免拆除後的“長期”暫時貯存,因為這會導致放射性廢物的兩次重複搬運,增加人員受照射的機會。對於一座關閉的反應堆來說,最好的辦法是推遲拆除,將部件保持在安全環境中,直到可接受的處置計畫制定出來。
完善的處置計畫應就未來退役廢物的組成、大小、重量、放射性活度、污染程度等作一定的分類,研究其回收復用、減容或進一步去污的可能。如果發現當前的處置方法對於退役廢物不合適,應研究出新方法,並及早取得安全監管機構的批准。這種廢物分類處置的計畫工作,應隨著拆除計畫及其相應處置計畫的實施過程,連續地進行下去。總的目標是最大限度的回收復用和減容,以減少需要處置的廢物量,儘量引入去污過程以降低每一類廢物的放射性水平,從而減輕搬運和處置困難。
退役的輻射安全 退役活動對公眾的輻射風險很小的。平均來說,公眾由於核設施退役所受的輻射劑量,低於天然本底劑量的0.1%。
參加退役活動的工作人員則必須進入核設施輻射區,並且要操作沾染放射性或被活化的物料。在具體的去污、拆除與廢物處置計畫中,必須規定周密的輻射防護措施,制定詳細規程。應進行全面的劑量分布調查和對所有設備、工具及工作人員資格的鑑定。根據核設施內放射性分布情況的資料,可估算出結構、設備或部件的表面劑量率,再用攜帶式輻射測量儀核實,藉以安排合理的拆除順序,最大限度地利用設備之間的互禁止效應加上局部禁止以降低工作地點劑量水平。同時要求工作人員必須穿著防護衣,佩戴劑量計和呼吸裝置。儘量利用電視攝像機及程式控制機器人進入控制區,讀取數據和從事去污、拆卸等工作。遙控機械能進入反應堆容器切割堆內構件,工作人員在防護屏後面進行控制和操作。這樣利用現代科學技術,貫徹輻射劑量 “合理可行儘量低”的原則,可使工作人員接受的輻射劑量低於規定限值,而且減小至儘可能低水平。
技術開發 為了能順利地進行退役,根據國家的退役技術政策及工業水平,從提高退役的安全性與經濟性出發,仍需要有針對性地開發一些高新技術,包括:
(1)制定完整的退役工程方案及相關的質量保證體系;
(2)開發解體前的去污技術,主要開發去污效果好,產生二次廢物量少的去污技術;
(3)開發沾污設備與鋼筋混凝土的解體技術與工具;
(4)建立回收與重新利用的準則與實施方案。
退役費用和資金籌措 完成核電廠退役的重要前提。
費用 對退役費用有直接影響的因素包括堆型、階段選擇和廢物處置方案等。其他因素包括通貨膨脹率、貼現率和幣值波動。因此退役費用不僅國與國不同,廠與廠也可能不同。
國際上現在使用三個寬範圍的類別來估計退役費用:①與退役活動有關的項目,如為實際拆卸、去污、包裝、運輸和處置工作而花費的費用;②與完成退役期限有關的項目,如與退役項目的工程管理、保健、安全和保衛、許可證申請以及質量保證有關的費用;③特殊項目,如一次性費用,特種設備採購,稅金和執照費等。
也可採用比例法,粗略地估計退役費占建造費的百分比,如10%~20%。
資金籌措 資金籌措辦法因國而異。有多種方案,其中最常用的是:①預付。在核電廠開始運行之前,即把支付退役費用的錢存入獨立賬戶。②外部償付基金。這筆基金是經過多年從消費者支付的電費中提取一定的百分數而逐步積累起來的。這些收入被投資或存到一項不受核電廠控制的信託基金中。③內部儲備金。與外部償付基金類似。這筆錢是從電費中提取留作退役用的。但核電廠可以動用這一基金,從中借款進行投資或用於其他目的。④保證金、信用證或保險。由核電廠購買,即使核電廠不能償還債務,退役費用的支付也能由此得到保證。

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