核電國家的核廢料管理范圍,必須擴大到電站退役核廢料的管理。這可能代表核廢料管理流程方面的變化。
1 、核電退役
德國等一些國家的最新核能政策將涉及加強核廢物管理(圖源:網(wǎng)絡(luò))
國際原子能機構(gòu)(IAEA)、歐盟委員會和經(jīng)合組織(OECD)核能機構(gòu)正在與世界核協(xié)會合作,將從不同核廢料評估倡議中收集信息,整合出版《乏燃料和放射性廢物管理現(xiàn)狀和趨勢》。
在該出版物中,將系統(tǒng)地總結(jié)乏燃料和放射性廢物管理方案全球現(xiàn)狀和趨勢。
之前也有相關(guān)報告出版——2018年1月(涵蓋截至2013年底的情況)和2022年(涵蓋截至2016年底的情況),第三版(截至2019年底)現(xiàn)已有預(yù)印本。
本出版物中的基本信息,主要通過向乏燃料和放射性廢物信息系統(tǒng)(SRIS)提交的材料收集,也包括公開的聯(lián)合公約國家報告(Joint Convention National Reports)。
大約90%的核電站運營國家向SRIS或聯(lián)合公約國家報告提交了數(shù)據(jù),占全球所有核電反應(yīng)堆的近92%。
雖然并不包括每個國家的數(shù)據(jù),但現(xiàn)有數(shù)據(jù)清楚地表明了目前世界核工業(yè)界存在的放射性廢物問題,并顯示了隨著在運或計劃中核設(shè)施達到預(yù)期運營壽命,未來將面臨的各種挑戰(zhàn)。
由于許多核電站運行多年,而且第一代核電站的設(shè)計壽命即將結(jié)束,電站退役將成為一項越來越重要的工作。
核廢料管理方面也要進行改變,尤其是德國等一些國家的核能政策也發(fā)生了變化,這些國家開始要求關(guān)閉國內(nèi)的核電站。
此外,報告稱,許多國家現(xiàn)在正在共同努力清理過去的核能遺址。
由于許多核電站運行多年,像瑞士密勒貝格核電站這樣的第一代核電站即將達到其設(shè)計運行壽命,電站退役將成為一項越來越重要的工作。
越來越多核電退役廢物的增加,加劇了核廢物管理中已存在的問題。該報告表明,低放廢物(LLW)和極低放廢物(VLLW)的處置路線方法,將變得越來越重要。
非核廢物管理的重要性日益上升,以及向“零廢物”或“循環(huán)”經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變,意味著處置任何廢物都不應(yīng)該是首選方案,主要挑戰(zhàn)在于以整體優(yōu)化的方法實施廢物最小化技術(shù)或凈化后的回收。
放射性廢物或乏燃料處置設(shè)施是稀有資產(chǎn),成本高昂,必須盡可能高效地使用,這一事實進一步強化了這一點。
2、評估廢物水平
隨著核電站退役數(shù)量的增加,低放廢物和極低放廢物的處置路線方法,將變得越來越重要。
報告發(fā)現(xiàn),全球儲存的乏燃料中,約有301,000噸(tHM),每年排放約7000 tHM。目前,約70%的乏燃料儲存在水池中,大多數(shù)新設(shè)施都是干式儲存。
目前,全球固體放射性廢物總量約為3200萬立方米,其中2660萬立方米(占總量的83%)已被永久處置,另有560萬立方米(17%)臨時儲存中等待最終處置。
超過92%的固體廢物被歸類為低放廢物或極低放廢物,大約95%的放射性物質(zhì)與中高放射性廢物有關(guān)。
報告稱,在制定國家政策以及管理中放廢物(ILW)和低放廢物的法律和監(jiān)管體系方面取得了重大進展。
最重要的問題是高放廢物和乏燃料設(shè)施的開發(fā)、公眾接受度和資金。
乏燃料、高放廢物(HLW)和大多數(shù)中放廢物仍處于安全儲存狀態(tài),而不是最終處置。
對于庫存量較小的國家來說,開發(fā)處置設(shè)施可能是一個挑戰(zhàn),人們一直在討論如何共同合作努力。
大多數(shù)核電國家希望在其領(lǐng)土上的設(shè)施中處置其廢物。在合作的地方,它涉及技術(shù)開發(fā),而不是共享設(shè)施,在過去二十年里,在處理、調(diào)節(jié)和儲存廢物方面取得了重大進展。
未來10年,歐洲將陸續(xù)開始運營三個深地質(zhì)處置庫,但乏燃料、高放廢物和大多數(shù)中放廢物仍處于臨時安全儲存狀態(tài),而不是最終處置。核事故產(chǎn)生的廢物也需要處置路線。
3、隔離處置
芬蘭將開放世界上第一個乏燃料最終儲存庫。
該報告還探討了另一個問題,將廢物分類并將其送往不同的處置庫,與混合或共同處置相比,是否更有效。
如果采取前一條路線,將有更多的工作要做,包括復(fù)雜的核廢料分離工作。
例如在法國,直接處置核廢料和核廢料處理以減少處置量或?qū)崿F(xiàn)核廢料回收的經(jīng)濟權(quán)衡可能很困難。
相比之下,英國等國家通過使用經(jīng)過許可的工業(yè)垃圾填埋場等處置路線,降低了處理成本,雖然有人提出該方式“低于監(jiān)管關(guān)注”,但對公眾沒有放射性影響。
這對于管理退役核廢料尤其重要,因為退役核廢料將產(chǎn)生大量低水平或極低水平的廢物。
核工業(yè)界普遍認為,確保乏燃料和高放廢物長期安全的首選方法,是將其隔離在深層地質(zhì)處置庫中。
也有少數(shù)國家正在考慮將不同核廢料分類儲存在地質(zhì)設(shè)施中的同一地點。這種共同處置方式更簡單,所需設(shè)施更少。
但也可能增加復(fù)雜的設(shè)計工作,以避免不同廢物類型之間的干擾,以及在地質(zhì)深度需要處理的材料量也會顯著增加。
報告稱,需要一套評估工具來支持涵蓋核廢料生產(chǎn)和管理各個方面的綜合供應(yīng)鏈。
核燃料循環(huán)戰(zhàn)略需要與整個乏燃料和放射性廢物管理政策和基礎(chǔ)設(shè)施充分結(jié)合,以確保資源的最佳利用。
孤立地將效率引入各個步驟,可能會在后續(xù)步驟中帶來額外的挑戰(zhàn)。
4、退役問題和其他趨勢
長期儲存的乏燃料量正在增加。報告稱,隨著后處理廠關(guān)閉或接近使用壽命,將乏燃料運往海外進行后處理的核電國家數(shù)量正在下降。
無論如何,經(jīng)過幾十年的運行,現(xiàn)有的核反應(yīng)堆池已經(jīng)產(chǎn)生了大量的乏燃料庫存,而且每年都在增加。
因此,臨時儲存的需要超出了是否對燃料進行再處理范圍。近年來,許多國家不得不通過擴建現(xiàn)有設(shè)施或建造補充設(shè)施來擴大其臨時儲存能力,以容納這些庫存。
大多數(shù)存儲系統(tǒng)投入運行時,其設(shè)計壽命在20到50年之間。
隨著這些系統(tǒng)壽命的結(jié)束,正在開發(fā)額外的監(jiān)測和檢查技術(shù),并對這些活動進行重新許可。
該分析報告強調(diào)了遺留設(shè)施退役和遺留場地修復(fù)方面取得進展的幾個國家的報告,盡管鈾礦的修復(fù)仍然是一個重大的技術(shù)和財務(wù)挑戰(zhàn)。
一些國家認為,有必要制定一項處理核電現(xiàn)場遺址的國家戰(zhàn)略,包括需要建造新的設(shè)施來安全管理產(chǎn)生的廢物。
全球放射性廢物儲存和處置需求正在增加。
近年來,在立法和監(jiān)管框架、政治和社會對話以及最終核廢料處理設(shè)施的技術(shù)方面取得了更多進展。
然而,從框架到實施需要很長時間,這意味著在絕大多數(shù)情況下,在最終處置路線可用之前,需要臨時儲存能力。
許多國家的方案,要么沒有放射性廢物的最終處置能力,要么資源不足。
管理退役廢物的需要是調(diào)整和改進現(xiàn)有放射性廢物儲存和處置設(shè)施的驅(qū)動因素之一。
這些改進包括引入新的技術(shù)和工藝,如廢物凈化設(shè)施、金屬冶煉廠以及使用新的容器和配置來儲存和處理這類廢物。
極低放廢物直到21世紀初才推出,但這一概念已經(jīng)迅速成熟。
許多國家建立了國家系統(tǒng)和具體設(shè)施來管理這類廢物,其中許多國家有一個或多個處置設(shè)施來實施這些方案。
退役產(chǎn)生的放射性廢物是許多核運營國家的主要廢物流,少部分由核電工業(yè)設(shè)施和不同監(jiān)管活動(如研究和醫(yī)學(xué))的設(shè)施產(chǎn)生的其他將放射性材料。
報告稱:“近幾十年來,大量此類設(shè)施的運營結(jié)束,正在產(chǎn)生大量不同類別和類型的退役放射性廢物,從定量角度來看,這些廢物已成為急需處理的最重要部分。”
德國、意大利、日本、西班牙和美國等國家推動了檢測、處理和調(diào)整以及相關(guān)運輸?shù)确矫娴木唧w解決方案。
管理這種廢物相關(guān)的問題,在各個地區(qū)都是一致的,雖然每個計劃和項目中采用的解決方案主要更具體地針對其特點和背景。
5、核廢物分級
核廢物分級和循環(huán)經(jīng)濟,在核廢物管理中變得越來越重要。
核工業(yè)界越來越努力地將廢物減少到最低限度,同時采取措施回收可重復(fù)使用的放射性材料。
這些做法在運營設(shè)施中很常見,在規(guī)劃退役項目時也同樣需要這些方式,因為廢料的質(zhì)量和數(shù)量都可能很大。
報告稱,清除低于分類閾值的放射性廢物,提供了“減少需要管理的庫存量”。
越來越多的國家制定了監(jiān)管框架,以確定實施這一方法的限制和條件。
報告表示,這些發(fā)展“對核設(shè)施退役的計劃和項目產(chǎn)生了特別的影響,因為它們有助于安全和大幅減少退役放射性廢物的庫存,以便在特定設(shè)施進行管理和處置”。
擁有少量核庫存的國家面臨著特殊的挑戰(zhàn)。
更成熟方案的經(jīng)驗表明,良好的廢物管理有幾個基本組成部分:適當?shù)牧⒎ê捅O(jiān)管框架;知識和技術(shù)的獲取;設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施的可用性;合格的人員;財政資源;以及社會政治共識。
這需要“在要求嚴格和持續(xù)的國家一級做出努力”。對于放射性廢物庫存較少的國家來說,這是一個復(fù)雜的挑戰(zhàn),他們必須管理優(yōu)先事項、資金限制以及對社會和環(huán)境重要性的認識不足。
但報告指出,越來越多的國家正在對其框架和基礎(chǔ)設(shè)施進行現(xiàn)代化改造,制定國家政策并建立獨立的監(jiān)管機構(gòu)。
那些因運行研究堆或小型堆而產(chǎn)生少量乏燃料庫存的地區(qū)國家,面臨著大型項目優(yōu)先的額外挑戰(zhàn)。
在這些情況下,技術(shù)和財政資源的分配傾向往往存在困難,而管理方案本身可能被視為較低優(yōu)先級。
總體而言,報告稱,許多國家現(xiàn)已成功制定了幾十年來穩(wěn)定的政策和戰(zhàn)略,并在實施方面取得了良好進展。
然而,報告指出,由于各種原因,隨著時間的推移,保持穩(wěn)定的核能政策和戰(zhàn)略可能是一項挑戰(zhàn):“由于可能的管理選擇會發(fā)生變化,因此,重新審視過去做出的決定非常重要”。