許多SMR反應堆設計得足夠小，可以通過卡車或集裝箱運輸。(照片：美國能源部橡樹嶺國家實驗室)

從一開始就為生命的終結做好計劃可能不是特別有吸引力，也不是優先考慮的事情。然而，當談到核設施的生命周期時，考慮壽命結束的價值正在促使設計者、供應商和監管機構提前解決退役問題。這種積極主動的方法被稱為按設計退役，借鑒了最佳實踐和從過去的經驗中吸取的教訓，并實施了也適用于核安全、安保和保障的“按設計”概念。當從一開始就考慮退役時，設施開發商可以做出設計選擇，使退役更安全、更高效、更具成本效益。

國際原子能機構退役技術專家海倫娜·姆拉佐娃表示：“通過在核設施設計階段考慮退役問題，可以優化其最后階段——退役——這在反應堆生命周期中是強制性的。” 。早期幾代核電站(NPP)的設計重點是短期運行性能，退役是事后的想法。例如，法國20世紀70年代建造的一些石墨氣冷反應堆的設計沒有考慮如何拆除它們，而現在事實證明這很難實施。

“我們的設施高度超過 60 米，直徑超過 30 米，混凝土墻厚超過 5 米，反應堆堆芯內裝有數噸石墨。這些反應堆的拆除非常具有挑戰性，因為它們根本就不是為了退役而設計的。法國電力公司 EDF (Électricité de France) 最近建立了石墨反應堆退役演示器(也已成為原子能機構合作中心)，以在全尺寸模型和數字化方面測試、改進和優化創新工具和遠程處理技術。 3D 模型，以驗證退役方案的可行性并優化這些反應堆的退役，”Mrazova 說。

巨大的期望和機遇

按設計退役的目的是更好地規劃退役活動的順序，減少工人潛在的輻射暴露，減少放射性廢物的數量，從而減輕廢物設施和子孫后代的負擔。“按設計退役不僅涉及物理設計特征，還包括企業如何規劃和開展退役活動，”海洋和陸基開發商 Prodigy Clean Energy 監管事務總監 Marcel Devos 表示。可運輸核電站。Devos 曾負責管理加拿大核安全委員會 (CNSC) 的供應商設計審查 (VDR) 項目。他說：“確定退役的融資機制和確定退役責任對于成功完成退役過程至關重要。”

盡管按設計退役尚未得到普遍采用，但加拿大是已采取步驟實現這一前瞻性實踐的國家。CNSC對反應堆供應商的審查包括按設計退役，其中借鑒了國際原子能機構和經濟合作與發展組織核能機構記錄的經驗教訓。“加拿大未來的業主和運營商越來越期望供應商完成 VDR 流程，并制定明確的計劃來解決已發現的差距。業界正在認識到報廢考慮是許可和環境評估過程中的優先事項，”德沃斯說。

人們對小型模塊化反應堆 (SMR) 的興趣與日俱增，這是一種先進核反應堆，功率容量有限——通常每個反應堆最高 300 MW(e)。“包括中小型反應堆在內的下一代核電站的開發商有巨大的機會通過設計和部署過程來解決與核設施壽命結束相關的社會問題，同時加快退役速度并減少未來的廢物負擔幾代人，”德沃斯說。

中小型反應堆退役

全球有超過 80 個處于不同開發階段的 SMR 設計和概念。由于中小型反應堆組合的尺寸、材料和技術各不相同，這些先進反應堆的退役方法也會有所不同。“退役過程將取決于該設施的設計、其可達性和緊湊性，以及一個國家的乏燃料和放射性廢物管理計劃和做法，”姆佐娃說。

中小型反應堆的模塊化及其各種部署模型可以重新定義傳統的退役實踐。一些較小的 SMR(通常稱為微反應器)設計為在工廠組裝并作為一個單元運輸到安裝地點。在使用壽命結束時，該模塊將被送回原廠進行加油或移至退役設施。姆佐娃說：“這種方法可以降低成本并縮小發電廠所在地的活動范圍，提高核安全和輻射安全，并提高對小型模塊堆部署的接受度。” “一些退役活動也有標準化的潛力，例如主要設備的凈化或拆除。” 然而，這種方法使任務懸而未決，

了解所使用的材料(例如鋼材類型)以及鋼鐵生產商所需的標準(包括需要極低水平的雜質以最大程度地減少活化)將對退役廢物的管理產生積極影響。通過設計退役，如果事先仔細解決材料成分問題，雜質水平和對壽命結束時拆除的相關成本影響可能會受到限制。

“包括中小型反應堆在內的核設施退役的一般規則是采用‘退役友好型’設計，強調了早期方法的價值，”姆佐娃說。“中小型反應堆的顯著特征，例如模塊化設計和材料選擇，應該會使退役過程更加高效、成本更低，并降低參與退役的全球工人的每日劑量率。”

國際原子能機構正在編寫一本專注于中小型反應堆退役設計方面的出版物，預計將于 2024 年出版。