我國第一座重水研究堆退役,是終點更是起點
核設(shè)施退役:一場驚心動魄的安全撤退
對完成歷史使命的核設(shè)施來說,退役是終點,但對核設(shè)施退役及放射性廢物治理而言,又是一個新興產(chǎn)業(yè)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(fù)。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(shè)施退役有何差異?我國核設(shè)施退役現(xiàn)狀如何?記者就此采訪了業(yè)內(nèi)人士。
核設(shè)施生命周期的最后一個階段
對于核設(shè)施,國際原子能機構(gòu)(IAEA)的定義是,規(guī)模生產(chǎn)、加工、使用、貯存或處理處置放射性物質(zhì),需要作安全考慮的設(shè)施,包括其設(shè)備、建筑物及其附屬場地。
我國放射性污染防治法對核設(shè)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(yīng)堆(研究堆、實驗堆、臨界裝置等);核燃料生產(chǎn)、加工、貯存和后處理設(shè)施;放射性廢物的處理和處置設(shè)施等。
與其他非核設(shè)施一樣,核設(shè)施也有其生命周期。退役被認為是核設(shè)施生命周期的最后一個階段,更是其生命周期管理中的一個重要環(huán)節(jié)。
在IAEA的定義中,核設(shè)施退役被定義為解除一座核設(shè)施的部分或全部監(jiān)管控制所采取的行政和技術(shù)活動。
“對完成歷史使命的核設(shè)施來說,退役是終點,但對核設(shè)施退役及放射性廢物治理而言,又是一個新興產(chǎn)業(yè)和學科的起點?!敝泻思瘓F首席專家、中國原子能科學研究院院長助理張生棟說。
這次獲準立項退役的101堆是1955年我國從蘇聯(lián)引進的。經(jīng)過近50年的安全運行,2007年底,101堆永久停閉,進入安全關(guān)閉期等待退役。
安全處理退役核設(shè)施是復(fù)雜的系統(tǒng)工程
張生棟告訴記者,核設(shè)施的退役就像一幢房子臨近壽命期限就必須對其采取專業(yè)手段進行處理一樣。
在日常生活中,拆除一幢普通的建筑通常只需一次爆破,把垃圾外運填埋即可。然而對退役的核設(shè)施來說,要安全處理它們可沒有那么簡單,每次拆除都是一場驚心動魄的安全大撤退。
“核設(shè)施退役是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。”張生棟說,首先要清理核設(shè)施內(nèi)的現(xiàn)存放射性廢物,并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(nèi)的源項調(diào)查,查明輻射劑量水平,然后要對工藝系統(tǒng)及設(shè)備等進行清洗去污,降低輻射劑量,之后進行工藝設(shè)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并進行整備處理,等到設(shè)施內(nèi)污染部分全部達標后,再對核設(shè)施進行拆除,夷為平地。“就像有一堆臟衣服,首先要確定用什么洗衣粉清洗,然后再計劃如何清洗?!?/p>
因為種類繁多,加上規(guī)模大小、場址條件、運行狀況等有別,不同核設(shè)施的退役方式大不相同。在國際上,3種退役策略已被廣泛采用,即立即拆除、延緩拆除、封固埋葬。
“立即拆除”是在核設(shè)施永久關(guān)閉后,盡可能快地除去和處理核設(shè)施內(nèi)的放射性物質(zhì),原場址可以有限制或無限制利用。“延緩拆除”是在核設(shè)施關(guān)閉后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(shè)施進行長期貯存,讓放射性核素衰變,然后拆除。對大型反應(yīng)堆退役,延緩拆除往往是優(yōu)選的策略。“封固埋葬”是把核設(shè)施整體或它的主要部分,處置在它現(xiàn)在的位置或核設(shè)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(yīng)堆不同。
101堆退役,其難點首先體現(xiàn)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(jīng)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(yīng)堆密度大,目前沒有成熟工具和技術(shù)可用,并且101堆要打造成我國反應(yīng)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。
張生棟說,作為我國核設(shè)施退役重點項目之一,101堆的退役在國內(nèi)外沒有可以借鑒的經(jīng)驗,將按照“先易后難、先外圍系統(tǒng)和主工藝系統(tǒng)、后堆本體”的順序分3個階段實施,并同步開展工程科研驗證。本次批復(fù)的第一階段工程,主要是退役前期準備及外圍系統(tǒng)拆除?!八鼘楹罄m(xù)兩個階段的工程實施奠定基礎(chǔ),將為我國建立研究堆退役能力體系,以及其他堆型退役提供技術(shù)示范,雖然難度非常大,但在成功克服101堆退役難題后,核電退役問題將迎刃而解?!?/p>
應(yīng)及早對設(shè)施退役做出統(tǒng)籌規(guī)劃
我國的核設(shè)施退役始于上世紀90年代初,主要針對的是早期軍用核設(shè)施(部分軍工核設(shè)施從80年代開始陸續(xù)關(guān)停,進入監(jiān)護運行狀態(tài)),經(jīng)過20多年的工作取得了一定的成績,部分重要核設(shè)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,核電站占據(jù)相當大比例。
根據(jù)2018世界核電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告,截至2018年,世界上共有115臺核電機組正在退役,約占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(fù)成綠地。
在我國,由于最早運行的秦山一期核電站要到2024年后才開始關(guān)閉退役,現(xiàn)有條件下針對其退役技術(shù)的研究還很少,退役經(jīng)驗缺失。
“核設(shè)施退役是一項集高科技為一體的非常復(fù)雜的系統(tǒng)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(huán)境治理修復(fù)等諸多技術(shù)領(lǐng)域。同時還涉及資金運作、項目管理、監(jiān)理等方面的工作?!痹趶埳鷹澘磥?,核設(shè)施退役不僅僅是營運者自己應(yīng)考慮的問題,國家、政府等也應(yīng)參與其中,及早對其做出統(tǒng)籌規(guī)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(guī),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(shè)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(shè)施退役的策略還不是非常明確,還存在著反應(yīng)堆封存多長時間合適、有的核設(shè)施是否可就地埋葬等問題的爭議,為安全、經(jīng)濟、較快地完成退役任務(wù),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(shè)施退役的重要前提。除軍用核設(shè)施的退役經(jīng)費由中央財政撥付外,民用核電站的退役則應(yīng)由營運商自己來貯備足夠的退役資金。
我國在《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃(2005—2020年)》末尾,對核電站的退役問題作了規(guī)定:電站投入商業(yè)運行開始時,即可在核電站發(fā)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(shè)立核電站退役專項基金賬戶,在各核電站商業(yè)運行期內(nèi)提取。這是規(guī)劃的一大亮點,也為以后核電站的退役資金做出了安排。但是到目前為止,由于國內(nèi)尚無核電廠退役費用具體估算辦法,因此究竟從核電站發(fā)電成本中提取多少合適,也未明確。
多名業(yè)內(nèi)人士強調(diào),退役不應(yīng)被簡單視為核設(shè)施或廠址的終點,更應(yīng)被視為重新使用或重新開發(fā)項目的起始點,在退役計劃階段的早期就應(yīng)考慮是否以及如何重新使用或重新開發(fā),此外還應(yīng)加強核設(shè)施退役人才隊伍建設(shè)。(記者 陳瑜)
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