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核电 爽子 2015-11-11 15:14
中国电工网讯:
    乏燃料是使用过的核燃料,通常由核电站的核反应堆产生。数据显示,2015年初始,全球在运核电机组已达437台,总净装机容量约377.7GW。目前,这些核电机组已经产生了35.1万余吨乏燃料,按照当前核电装机规模,每年还将产生约10000吨乏燃料。
 
 
    由于乏核燃料中含有大量放射性元素,如果不加以妥善处理,会严重影响环境与接触它们之人的健康,因此,核电国家高度重视乏燃料的安全管理,制定了相应的安全管理战略。那么,主要核电国家如何处理乏燃料?
 
    乏燃料处理方法有哪些?
 
    对于乏燃料,国际上通行的有两种处理方法:一种是不进行乏燃料后处理,燃料棒在核电站反应堆内燃烧完后将其长期暂存、永久贮存、直接处置,被称为开式核燃料循环;另一种是对乏燃料进行后处理,回收其中的铀和钚,再加工成燃料组件进行重复利用,称为闭式核燃料循环。
 
    目前,法国、英国、日本、印度采用闭式燃料循环;美国、加拿大、西班牙、瑞典、芬兰等则采用开式燃料循环,将乏燃料作为核废物进行长期处置即一次通过。当然也有一些国家采取观望策略,尚未决定如何处理乏燃料。
 
    中国
 
    截至2015年3月,我国在运核电机组共计23台,总装机容量为21395MW。早在上世纪80年代核电发展之初,我国就确定了“闭式燃料循环”的政策。2010年7月,国家财政部、发改委、工信部下发《核电站乏燃料处理处置基金征收使用管理暂行办法》,规定,乏燃料处理处置基金按照核电厂已投入商业运行五年以上压水堆核电机组的实际上网销售电量征收,征收标准为0.026元/千瓦时。
 
    随着我国核电的快速发展,乏燃料的产生量和累积量呈逐年上升趋势。数据显示,截至2013年6月,除秦山三期核电站两台重水堆机组产生的乏燃料不需要后处理,红沿河、宁德等机组刚投产尚未产生乏燃料外,其他13台机组已累计产生乏燃料约2200吨。按照国家“2020年核电装机总容量达到5800万千瓦”的发展规划,如按乏燃料在堆贮存8年后外运计算,到2020年,我国乏燃料累积总量将达到约8700吨。
 
    目前,国内有能力实行后处理项目的公司仅有中核一家,其他公司暂不具备此项技术和能力。不过,中核乏燃料后处理中间试验厂的处理能力也有限,远远不能满足我国核电乏燃料后处理的需求。据了解,目前中核在积极筹备自主设计200吨乏燃料后处理示范工程的相关准备工作,与此同时,与法国阿海珐公司的800吨后处理大厂的谈判工作也在进行之中,总费用区间在千亿人民币左右。
 
    法国
 
    法国在役核电机组58台,采用闭式循环路线,要求对乏燃料进行后处理,对高放废物和含有长寿期放射性元素的中放废物进行地质处置。法国阿格后处理厂年处理能力可达到1600吨,后处理能力不仅满足国内需求,同时能够为日本、西班牙、瑞典等其他国家提供服务。
 
    法国阿海珐公司旗下的LaHague后处理厂1976年开始投入运营,有UP2和UP3两个后处理设施,年处理能力达1700吨,是目前世界上较大的商用后处理厂。其中UP2负责处理法国本土的乏燃料,而UP3则处理包括日本、德国、比利时、瑞士、西班牙、意大利、荷兰等多个国家的乏燃料。
 
    需要指出的是,目前只有少数国家在本土建成配套的核燃料循环体系(铀转换、铀浓缩、核燃料元件制造、乏燃料后处理、核材料循环再利用),法国是其中之一。在核燃料循环安全监管方面,法国是国际同行的参照。
 
    在法国,核废物管理与处置工作则由国家放射性废物管理机构(ANDRA)负责。ANDRA根据放射性废物的类别,依照2006年6月28日颁布的《放射性物质和放射性废物长期管理法》有关核安全和辐射防护的规定,对核废物进行整备和处理。目前,所有商用高放废物都储存在后处理厂的专用设施内,较终废物处置库有望在2025年投入运营。
 
    英国
 
    英国在役核电机组19台,采用闭式核燃料循环路线。同法国一样,英国的后处理能力不仅满足国内需求,同时还能为其他国家提供服务。
 
    在英国,所有核设施由英国核监管署和环保局负责安全监管,核设施退役管理局(NDA)负责高放废物地质处置设施的设计和开发工作。NDA制定了核废物处置基本规划,预期在2040年完成历史遗留的中放废物转移至处置区、2075年完成高放与乏燃料的转移;2130年开始接受新核电机组的乏燃料,并于2175年开始对处置设施进行关闭。
 
    俄罗斯
 
    俄罗斯在役核电机组33台,总装机容量2364万千瓦,采用闭式核燃料循环路线,利用后处理回收的钚生产MOX燃料(铀钚混合氧化物燃料)用于快堆。目前俄罗斯后处理能力仅为400吨/年,不能满足实际需求,正在建造新的后处理厂,预计2025-2030年期间投产。
 
    俄罗斯正在制定乏燃料管理联邦法规,以便为乏燃料安全管理奠定法律基础。同时,俄罗斯国家原子能公司也在着手建立乏燃料安全管理相关机制,计划在2015年之前完成地下处置实验室的建造并投入使用,2021年建成较终处置库。
 
    日本
 
    在福岛核事故前,日本有在运核电机组53台。该国采用闭式循环策略,多数乏燃料运往英国和法国进行后处理。日本本国的六所村商用后处理厂尚未建成运营,预计建成后年处理能力达800吨,乏燃料水池贮存能力为3000吨。
 
    日本的核废物管理工作由核电厂业主组成的核废物管理机构负责,属于非营利性私营实体。日本通产省经产省设立了两项有关放射性废物管理基金,一项是由核电厂业主负责支付的高放废物基金,另一项是由后处理厂和MOX燃料生产厂业主支付的超铀放射性废物基金。
 
    美国
 
    美国在役核电机组100台,装机容量为9856万千瓦。该国采取“一次通过”的燃料循环策略。当前美国约有7万吨乏燃料,贮存在72个商业核电站内。另外每年增加2000-2400吨乏燃料。
 
    按照《核废物政策法案(NWPA)》,美国建立了核废物基金(NWF),确定核电消费者每使用1度电,需向联邦政府缴纳0.1美分费用。
 
    目前,美国政府正在考虑未来10年内的实施计划:一是2021年前,完成中试规模临时贮存设施的选址、设计、取证、建造与运行工作,优先考虑接收已关停核电机组的乏燃料;二是2025年前,推进更大规模集中贮存设施的选址与取证工作,并争取投入使用;三是2048年前,在处置库选址与厂址特性表征方面取得明显进展,争取投入使用。
 
    加拿大
 
    加拿大共有18台核电机组运行,采用开式循环策略,对乏燃料不进行后处理。该国核废物管理工作由核电厂业主组成的私营公司负责,主要策略和决策则由政府批准。目前,加拿大已经建立了核废物处置基金。
 
    韩国
 
    韩国在运核电机组23台,目前尚无乏燃料后处理能力,该国核电机组产生的乏燃料均采用在堆水池储存,在堆贮存空间接近饱和。
 
    从1983年开始,韩国政府就着手准备乏燃料和放射性废物管理对策,并在乏燃料集中贮存和放射性废物处置设施选址方面开展多次尝试。2012年,韩国政府表决通过了核废物管理政策方案,2024年之前完成建造乏燃料集中贮存设施。
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