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如何拆解寿命终结的核电站?

添加时间:2024-02-17

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感谢几位邀请,拖的时间有点久,很抱歉。迟迟未答,一是因为上周工作实在太忙,出差+会议+节点,身心疲惫;二是因为以往对核电厂退役方面的知识储备不多,这几天稍补习了一下:这也是我喜欢知乎的原因之一,不同的问题,能够促使我们不断学习、了解更多的知识,形成自己更大的世界。(感谢

@李柯

在问题评论区提供的《联合国环境规划署2012年鉴》,其中《核设施关闭及安全退役》一节委实是一篇很好的综述。)

先一句话给出我的观点:

核电站退役( ),对于核电的发展来说是个问题,是个困难的问题;但不是致命的、无解的问题。

(@给出纪录片我下载并看了,听不懂法文、也看不懂日文,因此不是完全明白纪录片讲述的内容和结论,但标题是看懂了的:《核电站退役:不可能的任务?》,而不是《核电站退役:不可能的任务!》。)

下面谈谈核电站退役的一些具体困难。

一是资金问题。根据联合国的数据,美国核电厂退役的平均花费是5亿美元/反应堆,差不多是电厂原始投资的10%~15%。这些费用一般可以在运行过程电费的收益中提前提取。但是也有例外,有的反应堆由于设计的原因,或者是运行历史(如:发生过事故)的原因,或者是退役决策的原因,最终的退役费用会高达初始投资的50%,甚至更高。退役费用的不确定性,主要是因为早期的核电厂在设计时并没有考虑到退役的问题,也就是说,四十年前只考虑了如何把厂房修建起来,如何把设备安装进去,没有考虑四十年后拆的时候要方便、要安全、要对工作人员辐射最小化。还有一些特例,如福岛,发生事故了,反应堆报废了,这种情况下退役需要的费用就比核电厂寿终正寝(正常停运、按部就班退役)的费用要高得多。总的来说,随着退役经验的丰富,且后续的反应堆在设计时已经逐步考虑了退役的问题,今后核电厂退役所需的费用及其不确定性,应该会逐渐下降。

二是废物问题。核电厂在退役过程中会产生大量的核废物(混凝土、钢材等),但所幸的是这些核废物大多是低放射性或中放射性的废物,有些经过处理后可无限制排放,有些经压缩、减容后,处置于近地表、中地表处置区。真正困扰人类社会的是高放射性废物,这些高放射性废弃物需要隔离几千年,目前人类想到的处理方案包括深层地质构造区埋藏,以及其他知友提到的ADS,等。大多数高放射性材料通常是来自核反应堆的乏燃料,一座典型的1000兆瓦反应堆每年大约产生27吨此类废物。尽管数量相对较少,但其放射性占核电行业放射性废物总放射性的95%。深层地质构造区埋藏处置场,不是每个国家都有能力、有必要建造的,而有能力、有必要建造的国家(中、美、法等等),目前貌似也暂时没有实质性建造完毕、投入使用的。为什么呢?个人理解,许是因为政治家们觉得还没有到一定、肯定、以及必须解决的地步:目前全世界运行的反应堆有400多座,这些反应堆每年所产生的乏燃料总体积,差不多两个标准游泳池就可以放得下。这星球上的决策者们认为情况还没那么紧急,先放一放再说。

三是人才问题。核电厂的退役,是一个比核电厂建造的逆过程更复杂的解构过程。因为在建造时材料、设备都是清洁的,退役拆解时,由于放射性的存在,施工方案会更复杂、过程会更漫长。人类已经有了一些核设施退役的经验(包括很多研究/试验用的反应堆,一些不用于发电的临界装置,以及一些核潜艇、核动力舰船等的退役的经验),但其中最复杂的还是核电厂的退役。世界上正在运行的核电厂一小部分是上世界六十年代建造的,大部分是七八十年代建造(设计寿命40年)。六十年代建造的那些,目前基本都已停运,其中大部分还处于搁置状态,等待退役,另一小部分则已经完成退役。也就是说,我们目前有一些核电厂退役的经验,但是不多;而很快就会有大批量的核电厂,集中停运,需要退役。面临一大波待退役的核电厂,核工业界,或者说各国政府,需要在人才、技术以及资金等方面,做更多的准备。

核电厂的核废料如何处理_核电厂废料怎么处理_核电厂会造成核废料吗

总之,核电厂的退役,是一个困难的,但是通过努力可以解决的问题。解决核电厂的退役问题,会降低核电在经济性上的竞争力。但是,是否要发展核电,不仅取决于核电自身,还要看我们除了核电之外,还有没有其他更安全、更经济、留给子孙后代的负担更小的选择。

(对于高放射性废物的处置,是一个技术伦理问题,也就是原子能技术利用的正当性问题。在这个回答中不再展开,以后有机会再谈。)

最后,放几张照片,展示一下美国康涅狄格州的洋基核电站顺利退役并成功恢复成绿地的过程(当然,洋基核电站在退役过程中也是遇到了困难,并遗留了一些问题的):

第一张图:右上为退役前的核电厂,左图为退役后厂址的航拍照,右下为该电厂的乏燃料储存设施:

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第二张图:退役后厂址的高清航拍照;

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第三张图:还是退役后厂址的高清航拍照:

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第四张图:该电厂的乏燃料储存场:

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