核电和煤电废物管理费用评估与比较l本工作的目的是对核电和其它能源在废物管理对电力生产费用的影响方面作一个评估与比较。本研究采用公开文献中可用的数据,将重点放在压水堆、传统的燃煤和燃气电站等电力生产过程中产生的废物管理费用方面。本文只评估了每个电力设施内在的废物管理费用对转嫁到消费者身上的电价的影响。采用的数据典型地反应了世界范围内的技术、管理要求和经济参数等因素。对核电来讲,考虑了采矿、选矿、转化、富集、燃料制造、再加工及电站运行等各方面的废物管理费用,所有燃料循环设施的退役费用也被当作一种废物管理费用。对煤电来讲,本文主要集中在采矿及燃料准备过程中产生的废物,燃烧废物及电站设施退役等方面的费用。本文也对将来的发展如技术进步及管理要求的变化对本工作结果的可能影响作一些讨论。关键词:核电41612废物管理评估文献标识码:文章编号:00)前言受国际原子能机构的委托,1993年进行了一项研究,其目的是对核电和其它能源中与电力生产相关的废物管理费用作一个比较,这项研究的数据来自搜集到的现有公开文献中包含的费用数本文考虑了有代表性的煤电或核电在电力生产中产生的废物管理费用。

对本研究来讲,这种考虑是适宜的,因为在世界上,绝大多数的电力是由煤电、核电或水电提供的,而水电生产的废物管理费用较小。本次评估考虑了从采矿到燃料循环厂退役的所有阶段产生的废物管理费用。理的观点来看,油的废物管理费用处于煤和气之因此,本文选择煤和气作为代表性的燃料。煤电厂通常采用传统的蒸汽循环,环境控制是电力生产过程中的有机组成部分。通过这种控制去除固体、液体和气体废物来减少向环境的排放。燃气电厂通常采用复合循环模式,它由燃气轮机和传统的蒸汽循环系统组成,传统的蒸汽循环系统是由燃气轮机的尾气来提供热能。核燃料循环富集铀是目前最主要的核燃料,主要的堆型废物的产生与用化石燃料发电相比,核电产生的废物量和种类都与其明显不同,核电站运行产生的废物是体积相对较小的放射性废物,与此相反,用化石燃料的电厂要燃烧大量的燃料并且运行中产生大量的燃烧产物如CO2、煤渣等。两种电厂产生的废物都包含气体、液体和固体废物。化石废物化石燃料循环的每一步采矿、燃料整备、发电和去污)都产生废物,绝大部分废物是在发电过程中产生的。当然在采矿和燃料准备阶段也会产生一定量的固体废物。燃料循环煤燃料和核燃料都可用于不同类型的电厂,但考虑所有可能的电厂是不现实的,所以在两类电厂中有限地且很有代表性地选择一些电厂来进行评估。

每一类的容量为并且每一类都以70%的容量因子运行了30化石燃料循环虽然燃气电厂的份额在快速增长,但在工业化国家里,煤仍然是电力生产的主要燃料。在有些国家里,油也是一种电力生产的主要燃料,但由于油价经常变化,许多国家都避免使用它。从废物管辐射防护通讯2000化石燃料在燃烧过程中会放出CO如果以单位能量含量来计算,燃气产生的CO但燃气则几乎不产生硫化物,燃煤和燃气都产生氮氧化物。燃煤过程产生颗粒排放物会残留在锅炉中并需要清除,这种灰叫底灰。而在尾气中多数灰都表现为非常精细的颗粒物质,这种灰就是飞灰。对燃烧化石燃料的设施来讲,在运行寿命结束后可能需要进行去污。去污废物大部是折毁类废物,因而没有特殊的残留危害。核废物与化石燃料循环相似,核燃料循环的每一步都产生废物。采矿废物主要包括采矿给水和尾矿堆。铀冶炼矿渣与采矿废物相似,但其中几乎含有所有铀裂变自然产生的所有子体。转化和富集加工会产生固体废物,主要是灰和含有气态铀的气体废物。另外,富集工厂会产生大体积的贫化铀,在本研究中它也被当作是一种废物。核电站的各种液体废物中都有放射性,另外,反应堆运行也会产生少量气体废物。反应堆运行中会产生一些污染的或活化的固体废物,再加工废物的放射性组分大部分是裂变或活化产物,们被当作乏燃料的一部分送到后处理工厂。

它们是多种固体和液体废物。由于核燃料循环设施固有的放射性,它们的去污需要昂贵的遥控操作技术。因此,通过延迟工作及让放射性衰减来适当降低这种方法的花费及需求。对核电厂来讲,延期去污是常用的方法,文也考虑了这种方法。核燃料循环设施去污产生的多数放射性废物是含有少量中放组分的低放固体废物以及少量从再加工和金属氧化物燃料加工设施中产生的少量高放及超铀废物。来实现的。然而,去除最有效的方法是采用选择性催化剂,它采用氨气和催化剂使转变为氮气和水,典型的选择性催化剂的去除效率为80%左右。使用过的催化剂是该工艺产生的唯一需要处置的废物,这种催化剂可再生利用。尾气脱硫工艺采用碱性物质来吸收和去除尾SO2。因为需要处理大体积且浓度很低的SO部分产物可以用来当作墙体材料,其它部分则可以掩埋处置。尾气的脱硫效率通常为95%尾气中颗粒物的去除通常采用静电除尘法,其去除效率约为95%。一部分清除的飞灰和底灰可用于水泥和筑路工业,其余的则需要掩埋处理。核废物的管理目前,很多技术被用于放射性废物的管理。它包括在环境中直接处置或采用复杂的技术对放射性废物进行固化。采矿与选矿废物所有铀矿石的选矿废物都在排放前被处理了。

尾矿的处置通常是在尾矿石上覆盖一些东西以减少放射性的释放。液体废物核设施液体废物的处理是废物管理系统中最重要的一部分。废物管理方式的选择取决于废物的特点及其产生量。含有短寿命核素的少量废液可经过简单处理后直接排放到环境中。含有较高浓度盐的液体废物可以通过挥发,使放射性物质保留在浓缩物中,或者采用化学沉积法形成具有适当特性的残渣以便进一步处理。有些液体废物可被吸附在固体基然后对其作进一步处理。有时也用焚烧来减少含放射性的废油或可燃溶剂的体积。上述处理方法都可用来处理中、低放废物产生的浓缩物。后处理设施中产生的高放液体废物中几乎包含所有燃料中产生的裂变产物。目前这样的高放废物都采用玻璃固化法,然后再进行深埋处置。本文将这种玻璃固化作为一种废物管理活动,并且将这些高放废物分类为气体废物放射性气体废物通常是按照一定的管理要求处理后排入大气的。如有必要,排放前可对这些气体废物进行处理以保证排放不超过管理限度。化石燃料废物管理煤循环中最大的固体废物管理问题是与采矿有关的破坏与恢复。一个可能的处置方法是将这些固体废物回填到矿井。燃煤电厂运行中产生的废物的主要组分是CO2、SO和颗粒物。目前还没有一种有效的技术能减少CO的排放。

燃煤电厂尾气的处理分为三步:去除减少SO固体废物除了上面讨论的整备玻璃固化,固体废物还包括电镀外壳和燃料加工工具2)、过滤器、使用过的设备、树脂和污泥、擦洗工具和一般垃圾。所有这些废物,除了那些放射性很低的以都需要管理。处理和整备操作包括减容,将废物转化为更稳定的形态,装入容器,在合适的设施中进行处不管是深地层处置还是近地表处置,都有助于 限制放射性核素向环境迁移, 并达到可接受的水 对于燃料单一循环反应堆,用过的燃料可以 贮存几年甚至几十年时间, 以便在处置前使放射 性和相应的热量负担减少。 本文将考虑的压水堆 循环中各阶段产生的各 种废物体积列于表1。废物体积的范围反映了不同 技术的效果。本文选用的参考值是这一范围的中 或者是最普遍报道的值。就是电力消费者应承担多大程度的服务费用以及 上下几代人要负责多大程度的费用而从中得不到 任何好处。 考虑到这种担忧, 在参考案例中, 对电站寿命 结束前采用5% 的固定资产折旧率, 而此后的折旧 0。经济合作和发展组织的许多国家都赞成5% 的固定资产折旧率。另外, 本文给出的结果也 对不同因素如折旧率、容量因子和电站寿命等作 了敏感性分析。 费用数据 化石燃料费用数据对于以气体为燃料的废气循环, 只有去污和 可能的 控制被认为是废物管理活动。

采用的费用列于表2。对于燃煤的参考案例, 要考虑更多 的废物管理费用参数, 其中包括去除 SO 核燃料费用数据除了乏燃料整备费用以外, 后处理废物的案例下,整备费用主要是用于对 化处理。由于商业方面的原因,不论是从再加工工 厂还是从核设施方面都得不到公开的数据。然而 为了将这些费用算进评估, 可假定整备费用的范 围是再加工全部费用的10%～ 30% 之间。 各种核废物暂存、运输、处置费用的评估以每 体积为单位费用列于表 阶段废物分类 采矿与磨矿转化与富集 燃料组件加工 低放废液 20 100 50 2050 470 130 80 2275 580 60000 20 30 200 100 25100 690 后处理厂乏燃料 未整备和单一循环的) 燃气参考案例的废物管理费用25 30 35 阶段单位 费用评估方法通过对现有评估的调查, 得到了每种燃料循 环中废物管理费用的每一个组成部分的数据。这 些数据以各种方式存在, 即与每种燃料循环中不 同的发电技术有关, 也与不同的管理要求有关。为 了使费用比较有意义, 在必要的情况下需对原始 数据进行较正以适应相应的参考案例, 最后, 所有