(2017年5月31日更新)迄今为止,已有110多个商业动力反应堆,48个实验或原型反应堆,超过250个研究堆和多个燃料循环设施已经退役。其中一些已经完全拆除。核电厂的大部分地区不会变得放射性,或者只能以非常低的水平被污染。大部分金属可以回收利用。已有经验的技术和设备可以安全地拆除核设施,现在

首页 > 核电 > 核电建设与运行 > 市场 > 正文

世界主要国家核设施退役情况概述

2017-06-08 09:55 来源:核设施退役及放射性废物管理 

(2017年5月31日更新)

迄今为止,已有110多个商业动力反应堆,48个实验或原型反应堆,超过250个研究堆和多个燃料循环设施已经退役。其中一些已经完全拆除。

核电厂的大部分地区不会变得放射性,或者只能以非常低的水平被污染。大部分金属可以回收利用。

已有经验的技术和设备可以安全地拆除核设施,现在已经在世界的几个地方得到很好的证明。

核电厂的退役费用,包括处置相关废物,相对于其他工业厂房来说是很高的,但正在减少,并且仅占发电总成本的一小部分。

所有的发电厂,煤炭,天然气和核电都有一个有限的寿命,超过这个寿命,经济上是不经济的。一般来说,早期核电厂的设计时间约为30年,尽管经过翻新,有些已经证明能够继续远远超过这一点。较新的工厂设计为40至60年的使用寿命。在任何电厂的使用寿命结束时,都需要退役,清理和拆除,以便将场地用于其他用途。

对于核电厂,退役一词包括放射性的所有清理和植物的逐步拆除。这可以从业主的决定开始,或者宣布永久性地从操作中移除。为了实际的目的,它包括排放和清除冷却液,尽管NRC至少将其定义为在燃料和冷却剂被去除后才严格开始。最终确定了净化后的许可证终止,废物被清除。

本文结尾处有一个关于150个关闭反应堆的表格。其中约17项已于2016年底完成全面退役工作。

核电厂退役方案

国际原子能机构(国际原子能机构)确定了三项退役方案,其定义已得到国际通行:

立即拆解(或美国早期发布/“拆卸”):此选项允许在关闭或终止受管制活动后相对较早地将设施从监管控制中移除。根据设施,最终的拆除或去污活动可以在数月或数年内开始。在从监管控制中移除后,该站点随后可以重新使用。

安全外壳(“Safstor”)或延期拆除:此选项推迟最后一次更换控制措施,通常为40至60年。该设施被置于安全的存储配置中,直到最终的放射性污染已经衰减为止,最终的拆除和去污活动发生。在这种监管变化的情况下,有可能不可预测地增加成本。

Entombment(或“Entomb”):该选项需要将设备置于允许剩余的现场放射性物质保留在现场,而无需完全删除的情况。这种选择通常包括减少放射性物质所在地区的大小,然后将设施包围在诸如混凝土等长寿命结构中,这将持续一段时间,以确保剩余的放射性不再受到关注。

每种方法都有其优点和缺点。国家政策决定采用或允许采用哪种方法或组合方式。在立即拆除(或早期释放)的情况下,完成退役的责任不会转移给子孙后代。运行人员的经验和技能也可以在退役计划中得到利用。或者,安全外壳(或Safstor)可显着降低残留放射性,从而减少最终拆卸过程中的辐射危害。机械技术的预期改进也应导致危害和成本的降低。

在核反应堆的情况下,大约99%的放射性与在永久关闭后被去除的燃料有关。除了植物的一些表面污染外,剩余的放射性来自长期暴露于中子辐射的钢中的“活化产物”,特别是反应堆压力容器。稳定的原子变成不同的同位素,如铁55,铁59和锌65。几种是高度放射性的,发射γ射线。然而,他们的半衰期是这样的(分别为2.7年,45天,5.3年,245天),从关闭50年后,他们的放射性大大减少,职工的职业风险大大消失。

退役经验

在退役各类核设施方面取得了相当大的经验。约有105个商业动力反应堆,48个实验或原型动力反应堆,以及超过250个研究堆和多个燃料循环设施已经退役。在包括实验和原型机在内的150多台动力反应堆中,至少有17台已经全部拆除,50多架被拆除,50多座在Safstor,3座已被埋设,而其他的还没有规定退役战略。

(船舶和许多潜艇也已经退役,但不包括在本文中。)

欧洲反应堆

在Chinon,Bugey和St Laurent核电站停止其退役气冷堆,EDF选择了部分拆除,推迟了最终拆除和拆除50年。随着其他反应堆将继续在这些地点运行,监测和监视也不会增加成本。

拆除核设施的钢铁回收厂位于法国的Marcoule。这种金属将含有一些活化产物,但它可以被再循环用于其他核电厂。

29个英国反应堆已经开始停产,其中25个是具有石墨调节剂的早期Magnox类型。*其中第一个是伯克利核电站(2 x 138兆瓦),经济运行27年后于1989年因经济原因而关闭,于一九九二年完成。然后将凉水池排干,清理及填入,并将涡轮大厅拆卸及拆卸。反应堆建筑物在扩大的Safstor期间。最终他们也将被拆除,使网站被平整和景观美化。其他英国反应堆场地也采用相同的模式。

*退役气冷式反应堆的成本比轻水反应堆的单位容量要高得多 - 至少是Magnox的五倍。这是因为大量的材料和需要处理大量的石墨调节剂。Magnox的每单位容量的废弃物回收量是西方轻水反应堆的十倍。另请参见有关石墨的以下小节。

西班牙的Vandellos 1,一个480兆瓦的瓦斯 - 石墨反应堆,由于涡轮机的火灾,使得该厂不经济地修复,于1990年关闭了18年。在2003年,ENRESA总结了反应堆退役和拆除项目的第二阶段,这使得大部分现场得以释放。经过30年Safestor,当活动水平下降了95%,其余的植物将被删除。63个月项目的费用为9300万欧元。

德国19个关停单位中有11个被立即拆除。在 格赖夫斯瓦尔德于前东德,其中五个反应堆已运行核电站,选择立即拆除。类似地,巴伐利亚州100兆瓦Niederaichbach核电厂的现场据称适用于1995年中期的无限制农业用途。该15兆瓦卡尔实验BWR于1985年关闭,经过25年的运作。清除污染后,工厂被彻底拆除,现场清理无限制地使用。250兆瓦的Gundremmingen A机组是德国第一个商业核反应堆,运行于1966-77年。退役工作始于1983年,1990年搬迁到受污染部位,使用水下切割技术。这个项目表明,退役可以安全和经济地进行,没有长时间的延误,并且回收大部分的金属。

由于政治原因,在2011年3月关闭的八个德国单位中,绝大多数将在15年内被拆除。四家运营商淘汰了380亿欧元用于退役和废物处理。

日本东海1号反应堆,160兆瓦的英国Magnox设计,在1998年经过32年的服务后正在退役。经过10年的储存,在第2阶段(至2011年),蒸汽发生器和涡轮机被拆除,在第3阶段(至2018年)反应堆正在拆除,建筑物被拆除,现场准备重新使用。总成本为930亿日元(10.4亿美元),拆除费用为350亿日元,废物处理费为580亿日元,其中包括石墨(成本显着升高,见下文)。

美国反应堆

美国的经验有所不同,但是13个动力反应堆正在使用Safestor方法,而16个主要是单一机组的工厂正在使用Decon。

程序由核管理委员会(NRC)确定,现在已经有相当多的经验。共有32座动力反应堆已经关闭和退役。NRC要求终止关闭反应堆的营业执照,并在60年内完成退役活动。现场发布通常不包括ISFSI(独立乏燃料存储设备)中的现场使用的燃料储存(通常仍然存在),等待能源部将废旧燃料(有其所有权)从国家储存库中取出,未来。

Rancho Seco(单个913 MWe,PWR)于1989年关闭,1995年NRC批准了Safestor计划。然而,该实用程序随后决定进行逐步拆除,并于2009年完成,剩余约3公顷仍在NRC许可证下进行废物储存。大约32公顷已经被释放,无限制地使用。

在多单元核电站,选择首先将封闭的单元放入存储器中,直到其他的核电站结束其运行寿命,以便所有这些都可以按顺序退役。这将优化员工的使用和切割和远程操作所需的专门设备,并实现成本效益。

因此,经过14年的全面清理活动,包括从1979年事故中清除燃料,碎片和水,三里岛2被放置在防毁毁监测仓库(Safstor)中,直到原来的1号机组的营业执照由于到期,所以这两个单位可以一起拆除。

相关阅读:核电站“退役”很艰难

于一九二二年关闭的圣奥诺弗雷1号 (436兆瓦压水堆)于二零二二年至二十三年期间放置至Safestor,直至2及3号机组牌照过期。然而,在NRC变更后,拆迁已于1999年提交,因此成为2008年大部分完成的活动性Decon项目。少量工作仍待完成,最终拆除2和3单元(每个1070 MWe PWR)该网站于2013年5月关闭。2016年4月,加州公共事业委员会从信托基金中获得了41.4亿美元的退役费用。南加利福尼亚州爱迪生说,资金是33.7亿美元。二手燃料将从2024年拆除,预计在2050年完成退役。

一个美国Decon项目是60 MWe的港口反应堆,从1957年到1982年在商业上运行。它被用来展示商业规模的核电厂的安全和具有成本效益的拆解和现场的早期发布。两年内完成了解冻,五年后,该网站被免费使用,没有任何限制。由于其尺寸,压力容器可以被完整地去除和处理。对于较大的单位,这些部件必须被切割。

即时解除也是1989年关闭的330兆瓦高温气冷堆Fort St Vrain选择的选择。这是以固定价格的合同为1.95亿美元(因此虽然价格低于1美分/千瓦时,尽管如此只有16年的经营寿命),该项目按计划进行,以便在1997年初清理现场并放弃其许可证,这是这个规模的第一个美国电力反应堆。

长岛的Shoreham BWR产生的功率很小,从未获得完整的营业执照,所以激活产品的水平很低。它于1989年被关闭,成为1994年完成的Decon项目。南达科他州的59 MWe Pathfinder原型BWR在1967年关闭,生命非常短,也是1992年完成的Decon项目。

对于俄勒冈州的特洛伊木马(1180 MWe,PWR),拆除由公用事业公司本身进行。该厂于一九九三年关闭,一九九五年在汉福德拆卸,运输及运送蒸汽发生器,反应堆船舶(内装)于一九九九年被卸下并运往汉福德,除二手燃料贮存外, 2006年使用冷却塔。这是一个相对较低成本的运营 - 约3亿美元。

另一个美国Decon项目是Maine Yankee,一个860 MWe的PWR工厂,在一九九六年经营了24年后关闭。遏制结构在2004年终于被拆除,除了二手燃料干库5公顷以外,2005年预算(约5亿美元),按期进行公开发行。

Haddam Neck / Connecticut Yankee(560 MWe PWR)在1996年经营29年后也关闭。退役工作于1998年开始,拆除工作于2006年完成。除了干库用二手燃料储存之外,该地点已于2007年公布,不受限制地公开使用。对于最大辐射剂量,土地上的残留污染低于NRC每年0.25毫西弗的极限。

2006 年,距密歇根州72兆瓦大岩点核电站的现场,经过35年的运行于1997年关闭,大部分归功于绿地。2007年1月,大部分土地被公开发行,限制公众使用,尽管43公顷仍有干桶储存设施,其中使用的燃料储存在国家信息库中。总成本为8.36亿美元。

佛蒙特洋基(535兆瓦BWR)于2014年关闭,位于Safstor,预计售价为5.77亿美元。

使用Exelon的  锡安1号和2号  反应堆(2×1098 MWe)在1998年关闭,最初在Safstor,预计将略有不同的进程,大大加速了退役。Exelon已经与一家专业公司EnergySolutions签约,拆除工厂,将废物运往犹他州的处置场地,并将该地点退回到绿地地位。为了实现这一目标,2010年,工厂的许可证和退役资金被转移到能源解决方案,然后是所有者和被许可人,该现场将在2020年左右归还给Exelon。二手燃料仍然在现场直到国家信息库,并在不到12个月至2015年1月,EnergySolutions已将其全部转移到现场的61台Magnastor干桶中。

杜克的水晶河3预计将花费11.8亿美元(2013年美元)通过Safstor超过60年退役,在此期间为此目的预留的资金将累积利息,从而完全覆盖成本,尽管事实是仅在35年的运作。Decon的成本只有9.94亿美元,但这只能算几年,所以退役基金的时间会更短,足以弥补。将造成1.85亿澳元对佛罗里达纳税人的影响。Safstor将于2015年7月开始使用燃料消除,并将在2070年结束时拆除该组件的剩余部件,并于2074年进行现场修复。到2019年8月,乏燃料将停留在水池中,从那时起将停止在2036年一个规划的干燥桶储存设施现场。

总而言之,完成Decon的美国植物有:Big Rock Point,Elk River,Fort St Vrain,Haddam Neck,Maine Yankee,Pathfinder,Rancho Seco,San Onofre 1,Saxton,Shippingport,Shoreham,Trojan和Yankee Rowe。(还有Santa Susana Sodium Reactor Experiment,不包括在表中)Decon正在Fermi 1,Humboldt Bay 3,LaCrosse,Zion 1&2进行。

洋基罗维退役后(扬基罗)

许多第一代反应堆都有石墨块作为主体。这是在约3000℃下生产的高品质反应堆级材料,其在使用中积聚一些放射性核素污染物,特别是碳-14,其水平通常意味着它必须被分类为中级废物。虽然它在中子轰击下以及在高温(对CO))下稍微氧化,但不会燃烧,但在3652℃升华。在Safstor条件下没有氧化的风险。

2006年的报告通过电科院委托指出:“退役气冷核反应堆石墨主持人在拆迁活动提出一个严峻的挑战。结果,事业还没有拆除有限公司的任何主持人。2冷却反应堆至今。” 然而,它得出的结论是,有足够的信息来实现石墨调节剂的安全拆除和处理,并且处理石墨的三个主要选择是氧化为气相并作为二氧化碳(困难),直接埋置或再循环释放成为核工业的新产品。在每种情况下,存在用于预处理以集中或去除放射性核素以提高所选择的选项的安全性的机会。照射石墨的放射性核素库存与其他核废料相比是不寻常的。钴-60和氚是短期重要的主要同位素,长期来看,碳-14和氯36是主要的。

快中子反应堆

几个钠冷快堆已经退役,但只有少数已经拆除。德国在卡尔斯鲁厄的KNK-2在1991年经营了14年,在1993年被关闭燃料消除和初步拆除。高水平的激活产品意味着许多工作偏离,残余钠意味着在氮气中进行一些切割大气层。总成本估计为3.64亿欧元,预计在2020年完成。

其他设施

法国原子能委员会正在退出马库勒的UP1后处理厂。该工厂于1958年启动,并将气体冷却反应堆(国防和民用)的金属燃料从1986年处理至1997年。进一步的净化和拆除工厂和废物处理将达40年,成本约为56亿欧元,将近一半用于处理存储在现场的废物。

Areva自2012年以来正在退出Marcoule的Eurodif浓缩厂。这涉及到2012-15年度,用ClF 3气体去除残留的铀残留物,并将其提取为UF 6,然后在所有产生的氯化物和氟化物气体之前回收设备和电路的开放。然后在2016-25年左右,这个工厂正在被拆除。

阿雷瓦于2017年在CEA的Cadarache工厂完成了MOX燃料制造厂和钚技术研讨会(ATPu)的拆除和清理工作。小型燃料制造厂为法国快堆生产燃料,2003年关闭。ATPu于2008年关闭。Areva将该项目描述为“世界上最大的拆除项目之一”。

美国能源部于2010年8月向Fluor Corp和Babcock和Wilcox(B&W,现在的BWXT)的合资企业签署了一项价值21亿美元的合同,用于对庞特(1500公顷)朴次茅斯气体扩散厂(GDP)铀浓缩进行净化和退役网站在俄亥俄州,从2011年3月。在2016年3月,合同延长了30个月。

美国能源部于2017年5月向四河核伙伴有限公司授予了一项价值15亿美元的合同,以便在肯塔基州的Paducah气体扩散铀浓缩厂继续停用和修复(D&R)设施,并清理了1400公顷的工地。四河是一家CH2M公司,与Fluor和BWX Technologies合作。Paducah工厂于1952年被委任为国防用途,并从1993年至2013年出租给USEC。D&R合同五年的价值为7.5亿美元,其次是三年期和两年期权合约价值约7.5亿美元。Fluor在2014 - 17年期间从美国能源部获得了三年4.2亿美元的合同,清理了Paducah的网站。

美国能源部承包商于2016年完成拆除田纳西州的橡树岭扩散浓缩厂,该厂从二十世纪四十年代初至1985年开始运营,其中120公顷可用于其他用途。

许多核潜艇在过去十年中已经退役。在美国,在排水之后,反应堆隔间被从船上切割出来,并被运往内地,到汉福德,被埋在低层废物中。俄罗斯已退役的三个核动力破冰船:列宁,西伯利亚和Arktika的。

相关阅读:核电站“退役”很艰难

成本和财务

在大多数国家,运营商或业主都负责退役费用。

退役的总成本取决于程序各个阶段的顺序和时间。由于放射性降低,阶段的延续往往会降低成本,但这可能会被增加的存储和监视成本所抵消。

即使允许成本估算和适用折扣率的不确定性,退役也占总发电成本的一小部分。在美国,许多公用事业公司已经根据经验向下修改了成本预测。

融资方式因国而异。最常见的是:

预付款,即使在工厂开始运营之前,货币存入一个单独的账户来支付退役成本。这可以通过多种方式进行,但除了为退役目的而言,资金不能被撤销。

外部下沉基金(核电征费):多年来,这是由一部分电费收取给消费者的。收益被放置在公用事业控制之外的信托基金中。这是美国的主要系统,在反应堆的操作寿命期间留出足够的资金来支付退役费用。

担保基金,信用证,

在美国,公用事业公司正在收集0.1至0.2美分/ kWh以资助退役。然后,他们必须定期向NRC报告其退役资金的状况。已经收回了所有美国核反应堆退役总估计费用的三分之二左右,约有90亿美元的责任在约100座反应堆的剩余使用寿命(基于平均3.2亿美元)每单位)。

经合组织核能机构2016年发布的调查报告显示,美国(2013年)的成本是针对广泛的调查结果。对于美国的反应堆来说,预计总退役成本将在544亿美元至8.21亿美元之间; 对于单位超过1100兆瓦,成本从每MWe的0.46美元到73万美元不等,这个规模的一半,成本从每兆瓦的1.07美元到122万美元不等。对于芬兰的Loviisa(2×502 MWe),估计为3.26亿欧元。对于瑞士1000 MWe PWR,详细估计为6.63亿瑞士法郎(6.17亿欧元)。在斯洛伐克,一个详细的案例研究显示,总共费用11.4亿欧元用于停火Bohunice V1(2 x 440 MWe),并在2025年之前将其拆除。

回收限制

退役核设施的回收材料受到其放射性水平的限制。对于来自其他地方的材料(如天然气工厂)也是如此,但指定的水平可能会非常不同。例如,如果放射性少于500,000 Bq / kg(0.5 MBq / kg)的放射性(豁免级别),则来自天然气工厂的废钢可以回收利用。然而,这个水平比核工业回收材料(钢铁和混凝土)的清除水平高出一千倍,任何超过500 Bq / kg的物质都不能从管制控制中被清除。

越来越多的人担心欧洲的双重发展标准,允许非核再生材料的剂量比率超过核工业的30倍。挪威和荷兰是唯一具有一致标准的国家。在其他地方,0.3〜1.0 mSv /年的单剂量约束适用于石油和天然气可回收利用,0.01 mSv / yr用于释放与核工业相同类型辐射的材料。双重标准是指相同浓度的相同的放射性核素可以根据其来源被发送到深度处理或释放用于建筑材料。0.3 mSv / yr的剂量限制仍然是最自然的背景水平的十分之一,比许多人自然而然地遭受的影响要低两个数量级,没有明显的不良影响。

石油和天然气行业废料中的主要放射性核素是镭226,半衰期为1600年,因为它对氡气衰变。那些在核废料中的是钴-60和铯-137,半衰期要短得多。施用0.3 mSv / yr剂量限值会导致Ra = 226的清除水平为500 Bq / kg,而核材料为10 Bq / kg。

2011年,加拿大Bruce Power的16台退役蒸汽发生器将运往瑞典进行回收利用。虽然加拿大核安全委员会(CNSC)在2011年批准了布鲁斯电力公司的计划,并确认蒸汽发生器加工是负责任和安全的核废料管理实践的一个很好的例子,但这引起了当时的公众争议,并且在福岛核事故计划之后货物被搁置。这些蒸汽发生器每个长12米,直径2.5米,质量100吨,含有大约4克的放射性核素,活性约340 GB。一米时曝光量为0.08mSv / hr。它们被归类为低级废物(LLW)。瑞典的Studsvik将回收大部分金属,并将其总量的10%作为LLW在安大略省进行处置。余量将低于100 Bq / kg,

2012年,英国工厂的五台蒸汽发生器运往瑞典的Studsvik进行回收。Studsvik还在英国的Cilly Billy Lillyhall设立了一家工厂,从核设施回收材料,并在2013年从众多厂商处理了2000吨金属并将其回收率达96%后,全面投入使用。余额转到LLW资料库。

国际合作

国际原子能机构,经合组织的核能机构和欧洲共同体委员会是一些组织,通过这些组织,有关各国技术界的退役经验和知识得到分享。

1985年,经合组织核能机构启动了核安装退役项目科技信息交流国际合作方案。这个国际合作涵盖了15个反应堆和6个燃料循环设施,产生了大量的技术和财务信息。

2013年,福岛事故发生后,日本设立了核退役国际研究所(IRID)。除了将失事反应堆的知识和经验汇集在一起,IRID还将建立日常退役的知识库。

国际原子能机构于2015年1月发起了“国际原子能机构项目退役和修复国际项目”,旨在通过2011年福岛事故后国际原子能机构成员国一致通过的“核安全行动计划”来增加核安全。该项目将运行三年,涉及国际原子能机构成员国19个国家的35名专家。

获取和分享经验的重要领域是放射性存货,净化方法,切割技术,远程操作,放射性废物管理以及健康和安全的评估。目的是尽量减少对工人的放射危害,并优化拆卸顺序和时间,以减少总退役成本。

关机原因

大多数退役的反应堆被关闭,因为没有任何经济理由来运行它们。实际上都是相对早期的模型设计,大约45个是实验或原型动力反应堆。这三个类别列在这里:

实验,早期商业类型和商业单位,其持续经营不再合理,通常是出于经济原因。其中大部分是在1980年以前启动的,他们的短暂的生活并不奇怪,在前几十年的主要新技术。这113个(*星号)中至少有41个运行相对全面,设计寿命为25-35年左右(今天的设计生活是40-60年)。总计113。

在事故或严重事故(不一定反应堆本身)后关闭的单位,这意味着修理在经济上是不合理的。共12个

由政治决定过早关闭或由于监管障碍而没有明确或重要的经济或技术理由的单位。共有25个,其中17个是苏联早期的设计。

事实上,这些区别并不总是很尖锐的,例如切尔诺贝尔2号在1991年关闭汽轮机火灾后才会在政治上是不可能修复和重新启动的。莱茵斯堡于1990年关闭,虽然几乎处于设计生涯的尽头 -这两个都属于“政治决定”类别。

请注意,2011年关闭的八个德国反应堆尚未在此列出。

事故或严重事故中的反应堆被关闭(12)

相关阅读:核电站“退役”很艰难

反应堆由政治决定或考虑过早地关闭(36)

反应堆已经完成了目的,不再经济运行(114 + 1)

相关阅读:核电站“退役”很艰难

相关阅读:核电站“退役”很艰难

原标题:世界主要国家核设施退役情况概述(2017年5月31日更新)

特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
展开全文
打开北极星学社APP,阅读体验更佳
2
收藏
投稿

打开北极星学社APP查看更多相关报道

今日
本周
本月
新闻排行榜

打开北极星学社APP,阅读体验更佳
*点击空白区域关闭图片,
双指拖动可放大图片,单指拖动可移动图片哦