大型核设施退役策略及技术进展

大型核设施退役策略及技术进展

□杨美健

黄金海

鲍

芳

赵华松

【内容摘要】核设施的种类繁多，不同核设施的规模、厂址环境和运行状况都存在很大的差异。根据其规模和复杂程度，各类核

设施退役的难度和复杂程度有很大不同，设施的厂址条件、运行情况、污染情况及放射性核素存量的差异，都会影

响核设施退役策略的选择。因此，大型核设施退役策略的选择是开展退役工作的重点和难点。本文主要结合国内外大型核设施的退役经验，对大型核设施的退役策略及技术进展情况进行介绍。

【关键词】核设施;退役策略;核电厂

【作者简介】杨美健(1985．1 )，男，河北唐山人;中国核电工程有限公司高级工程师;研究方向:核设施退役

黄金海，中国核电工程有限公司助理工程师;研究方向:核设施退役

鲍芳，中国核电工程有限公司副所长;研究方向:核设施退役

赵华松，中国核电工程有限公司、北京核化工研究设计院副院长;研究方向:核设施退役

一、概述

核设施退役是为解除一座核设施的部分或全部监管控

制所采取的行政和技术活动。退役的最终目标是无限制地开放或利用厂址

［1］

。

核设施的种类繁多，不同核设施的规模、厂址环境、运行

状况都有很大的差异。一些核设施的规模较小，功能较为简单，如核技术利用的辐射设施;一些核设施的规模较大，系统功能较为复杂，如核电厂、后处理厂等。根据其规模和复杂程度，各类设施退役的难度和复杂程度有很大不同，设施的厂址条件、运行情况、污染情况及放射性核素的存量差异，对核设施退役策略的选择、退役项目实施的投资以及施工的周期都有较大的影响。本文主要结合国内外核设施退役的发展情况，对核电厂退役策略的情况进行介绍。

二、退役策略

早期，IAEA 将核设施退役策略分为三种，即立即拆除(Immediate Dismantling )，延迟拆除(Deferred Dismantling )和就地埋葬(Entombment )。

(一)立即拆除。立即拆除是将被放射性污染的设备、结构和设施的污染部分移除或者去污至允许设施开放用于无限制使用或者由监管机构进行有限制使用水平的策略。在这种情况下，退役执行活动在运行停止后的短时间内就开始进行。这个策略隐含退役活动应该立即完成，包括将设施中的所有放射性材料移除至另一个新的或者已经存在的有资质的设施中进行长期贮存或者处置。

(二)延迟拆除。延迟拆除的主要原因是由于资金、技术等准备工作尚未就绪，对设施中被放射性污染的部分进行处理或者放置一段时间，直到可以进行后续的去污和/或拆除等操作，从而最终达到允许设施开放用于无限制使用或者由监管机构进行有限制使用的策略。

(三)就地埋葬。就地埋葬策略是将放射性物质长期安全包容在场址中，

从本质上讲，相当于进行浅地表处置。但随着核设施退役领域越来越多研究的开展和经验的积累，退

役技术的不断发展以及各国对环境标准、要求的不断提高，

IAEA 推荐的退役策略也由上述三种策略变更为两种退役策略，即立即拆除和延迟拆除

［2］

。

对核设施退役策略，不同国家针对不同设施所选择的策略各有不同。核设施退役策略的选择受政治、社会、地理、技术、经济等多方面因素的影响。有些国家的退役经费是决定因素;有些国家尚没有处置退役所产生的各种废物的法规标准;有些国家是尚没有废物处置场地。因此，核设施退役的策略应因地制宜，因时制宜。

三、核电厂退役

核电厂是应用较为成熟的大型商用核设施，也是退役工程开展较早的一类大型核设施。根据各国对核设施的管理政策以及设施情况的不同，不同核电厂所采取的退役策略也各不相同。以下将以核电厂为对象，介绍国内外关于核电厂退役策略选择的经验。

(一)美国核电厂退役策略。美国有较多的核电厂退役案例。对于美国早期的军工核设施，鉴于高昂的退役废物处置费，一般采取的策略为将设施置于稳定可知的状态，实施

较为经济的监控，

并适时进行退役工作

。图1因采取延迟拆除策略而处于封闭状态的反应堆［3］

·

33·

表1美国部分关闭的核电厂退役策略

核电厂址

核电站反应堆堆型关闭时间退役策略Carolina

Vallectos Humboldt Bay 3Ｒancho Seco CVTＲBWＲPWＲPHWＲ1963197619891967封闭延迟拆除延迟拆除Michigen Fermi 1FBＲ1972封闭延迟拆除Big Ｒock Point BWＲ1997立即拆除Pennsylvania

Peach Bottom HTGＲ1974TMI 2PWＲ1979封闭延迟拆除New York

Pathfinder Indian Point 1

Trojan Yankee BWＲPWＲ

1967197219921991延迟拆除封闭延迟拆除立即拆除Texas Wisconsin California Colorado Dresden 1La Crosse Shoreham Fort St．Vrain BWＲHTGＲ1978

198719891989封闭延迟拆除立即拆除South Carolina

San Onofre 1

PWＲ

1992

封闭延迟拆除

核电站作为商用设施，与军用核设施相比，其在退役策略的选择上具有较大的差异。从表1中可以看出，美国核电厂退役策略的选择因所在厂址、反应堆的堆型、关闭时间等的不同而存在较大差异。如厂址同样是在New York 的Indi-an Point 1和Trojan 、Yankee 核电厂，同样的堆型，选择的策略却不同，这与核电厂的运行情况、废物处理和处置手段的完备情况、不同时期退役的经费等因素都有关。另外，从表1中也可以看出，早期关闭的核电厂退役策略以延迟拆除为主，而20世纪80年代之后，核电厂退役策略多选择立即拆除。这主要是由于影响设施退役的主要决定因素包括退役废物的处置费用，且处置费用不断上涨，增加了设施退役的成本。因此，后期核电站关闭后会实行立即去污拆除，退役多采取立即拆除的策略。

(二)法国核电厂退役策略。多年来，法国在核设施退役领域进行了较为全面的研究和开发工作，在核设施退役策略的确定方面也有较为系统的论证。针对不同的核电厂，法国的运营商通过不同方案的比较后，最终确定每座核电厂的退

役策略和退役方案［4］

。

表2

法国已关闭的核电厂

核电厂

堆型关闭时间退役策略Brennilis HWＲ1985立即拆除Bugey 1GCＲ1992立即拆除Saint －Laurent

GCＲ1994立即拆除Chooz PWＲ1991立即拆除Chinon GCＲ1990立即拆除Superphinix

FBＲ

1996

立即拆除

早期法国对核电厂的退役策略为先经过几十年的封存，

然后有计划地完成反应堆的退役拆除工作。这个策略的制定主要是从退役过程人员防护以及废物的处理处置方面考

虑，

虽然可以采用直接拆除的策略，且技术手段及废物处置均可满足退役策略的要求，但是延缓拆除可以使设施残存的

放射性降低，从而减少人员的受照剂量。在延迟拆除过程中，技术的进步也可以大大改进拆除方案，以节省退役工程的投资。2001年法国则改变了原有的退役策略，将封固延迟拆除的策略改变为立即拆除策略，这主要是因为法国相关法规要求的更新。

(三)其他国家核电厂退役策略。除美国、法国外，其他主要核电利用国家的退役策略也都根据本国实际情况及核电厂的情况制定有针对性的策略。英国在对核电厂退役策略的选择上倾向于立即拆除和延期拆除的结合，主要是由于英国缺乏放射性废物的处置设施，核电厂退役产生的大量放射性废物不能及时处置。英国已于2011年完成了一台核电

机组的退役工作，其他核电厂的退役工作还在开展中［5］

。加拿大和意大利也由于同样的原因，选择延迟拆除的退役策略。德国的核电站退役采取立即拆除和延迟拆除两种策略，立即拆除为首选方案。目前正在开展的退役项目包括19个核电厂和原型堆。瑞典也是较早启动核电厂退役的国家，瑞典对核电厂退役的策略倾向于立即拆除，一方面是由于瑞典不再利用核能，另一方面主要考虑延迟退役可能会丧失对设施及运行情况的了解，从而影响退役工作的开展

［6］

。

四、结语

根据国外核电厂退役情况，对不同国家的退役策略进行了分析，可以看出核设施退役是一项复杂的系统工程，退役策略的选择关系到政治、社会、环境，同时也受政策、技术和配套设施的影响。因此，核设施退役策略的选择应该结合上述影响因素因地制宜，因时制宜。随着技术水平的提高，核设施退役的观念也在不断地变化，对厂址的最终环境状态也提出了越来越高的要求。随着退役技术的发展和相关经验的积累，核设施退役领域的法律法规也趋于完善，这要求核设施退役的策略也从较为粗犷型的策略，朝着精细化、规范化的方向发展。

目前，我国核设施退役工作尚处于起步阶段，与美国、法

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