大型核設施退役策略及技術進展

□楊美健 黃金海 鮑 芳 趙華松

一、概述

核設施退役是為解除一座核設施的部分或全部監(jiān)管控制所采取的行政和技術活動。退役的最終目標是無限制地開放或利用廠址[1]。

核設施的種類繁多，不同核設施的規(guī)模、廠址環(huán)境、運行狀況都有很大的差異。一些核設施的規(guī)模較小，功能較為簡單，如核技術利用的輻射設施；一些核設施的規(guī)模較大，系統(tǒng)功能較為復雜，如核電廠、后處理廠等。根據(jù)其規(guī)模和復雜程度，各類設施退役的難度和復雜程度有很大不同，設施的廠址條件、運行情況、污染情況及放射性核素的存量差異，對核設施退役策略的選擇、退役項目實施的投資以及施工的周期都有較大的影響。本文主要結合國內外核設施退役的發(fā)展情況，對核電廠退役策略的情況進行介紹。

二、退役策略

早期，IAEA將核設施退役策略分為三種，即立即拆除(Immediate Dismantling)，延遲拆除(Deferred Dismantling)和就地埋葬(Entombment)。

(一)立即拆除。立即拆除是將被放射性污染的設備、結構和設施的污染部分移除或者去污至允許設施開放用于無限制使用或者由監(jiān)管機構進行有限制使用水平的策略。在這種情況下，退役執(zhí)行活動在運行停止后的短時間內就開始進行。這個策略隱含退役活動應該立即完成，包括將設施中的所有放射性材料移除至另一個新的或者已經存在的有資質的設施中進行長期貯存或者處置。

(二)延遲拆除。延遲拆除的主要原因是由于資金、技術等準備工作尚未就緒，對設施中被放射性污染的部分進行處理或者放置一段時間，直到可以進行后續(xù)的去污和/或拆除等操作，從而最終達到允許設施開放用于無限制使用或者由監(jiān)管機構進行有限制使用的策略。

(三)就地埋葬。就地埋葬策略是將放射性物質長期安全包容在場址中，從本質上講，相當于進行淺地表處置。但隨著核設施退役領域越來越多研究的開展和經驗的積累，退役技術的不斷發(fā)展以及各國對環(huán)境標準、要求的不斷提高，IAEA推薦的退役策略也由上述三種策略變更為兩種退役策略，即立即拆除和延遲拆除[2]。

對核設施退役策略，不同國家針對不同設施所選擇的策略各有不同。核設施退役策略的選擇受政治、社會、地理、技術、經濟等多方面因素的影響。有些國家的退役經費是決定因素；有些國家尚沒有處置退役所產生的各種廢物的法規(guī)標準；有些國家是尚沒有廢物處置場地。因此，核設施退役的策略應因地制宜，因時制宜。

三、核電廠退役

核電廠是應用較為成熟的大型商用核設施，也是退役工程開展較早的一類大型核設施。根據(jù)各國對核設施的管理政策以及設施情況的不同，不同核電廠所采取的退役策略也各不相同。以下將以核電廠為對象，介紹國內外關于核電廠退役策略選擇的經驗。

(一)美國核電廠退役策略。美國有較多的核電廠退役案例。對于美國早期的軍工核設施，鑒于高昂的退役廢物處置費，一般采取的策略為將設施置于穩(wěn)定可知的狀態(tài)，實施較為經濟的監(jiān)控，并適時進行退役工作。

圖1 因采取延遲拆除策略而處于封閉狀態(tài)的反應堆[3]

核電廠址核電站反應堆堆型關閉時間退役策略CarolinaVallectosHumboldt Bay 3Rancho SecoCVTRBWRPWRPHWR1963197619891967封閉延遲拆除延遲拆除MichigenFermi 1FBR1972封閉延遲拆除Big Rock PointBWR1997立即拆除PennsylvaniaPeach BottomHTGR1974TMI 2PWR1979封閉延遲拆除New YorkPathfinderIndian Point 1TrojanYankeeBWRPWR1967197219921991延遲拆除封閉延遲拆除立即拆除TexasWisconsinCaliforniaColoradoDresden 1La CrosseShorehamFort St.VrainBWRHTGR1978198719891989封閉延遲拆除立即拆除South CarolinaSan Onofre 1PWR1992封閉延遲拆除

核電站作為商用設施，與軍用核設施相比，其在退役策略的選擇上具有較大的差異。從表1中可以看出，美國核電廠退役策略的選擇因所在廠址、反應堆的堆型、關閉時間等的不同而存在較大差異。如廠址同樣是在New York的Indian Point 1和Trojan、Yankee核電廠，同樣的堆型，選擇的策略卻不同，這與核電廠的運行情況、廢物處理和處置手段的完備情況、不同時期退役的經費等因素都有關。另外，從表1中也可以看出，早期關閉的核電廠退役策略以延遲拆除為主，而20世紀80年代之后，核電廠退役策略多選擇立即拆除。這主要是由于影響設施退役的主要決定因素包括退役廢物的處置費用，且處置費用不斷上漲，增加了設施退役的成本。因此，后期核電站關閉后會實行立即去污拆除，退役多采取立即拆除的策略。

(二)法國核電廠退役策略。多年來，法國在核設施退役領域進行了較為全面的研究和開發(fā)工作，在核設施退役策略的確定方面也有較為系統(tǒng)的論證。針對不同的核電廠，法國的運營商通過不同方案的比較后，最終確定每座核電廠的退役策略和退役方案[4]。

表2 法國已關閉的核電廠

早期法國對核電廠的退役策略為先經過幾十年的封存，然后有計劃地完成反應堆的退役拆除工作。這個策略的制定主要是從退役過程人員防護以及廢物的處理處置方面考慮，雖然可以采用直接拆除的策略，且技術手段及廢物處置均可滿足退役策略的要求，但是延緩拆除可以使設施殘存的放射性降低，從而減少人員的受照劑量。在延遲拆除過程中，技術的進步也可以大大改進拆除方案，以節(jié)省退役工程的投資。2001年法國則改變了原有的退役策略，將封固延遲拆除的策略改變?yōu)榱⒓床鸪呗裕@主要是因為法國相關法規(guī)要求的更新。

(三)其他國家核電廠退役策略。除美國、法國外，其他主要核電利用國家的退役策略也都根據(jù)本國實際情況及核電廠的情況制定有針對性的策略。英國在對核電廠退役策略的選擇上傾向于立即拆除和延期拆除的結合，主要是由于英國缺乏放射性廢物的處置設施，核電廠退役產生的大量放射性廢物不能及時處置。英國已于2011年完成了一臺核電機組的退役工作，其他核電廠的退役工作還在開展中[5]。加拿大和意大利也由于同樣的原因，選擇延遲拆除的退役策略。德國的核電站退役采取立即拆除和延遲拆除兩種策略，立即拆除為首選方案。目前正在開展的退役項目包括19個核電廠和原型堆。瑞典也是較早啟動核電廠退役的國家，瑞典對核電廠退役的策略傾向于立即拆除，一方面是由于瑞典不再利用核能，另一方面主要考慮延遲退役可能會喪失對設施及運行情況的了解，從而影響退役工作的開展[6]。

四、結語

根據(jù)國外核電廠退役情況，對不同國家的退役策略進行了分析，可以看出核設施退役是一項復雜的系統(tǒng)工程，退役策略的選擇關系到政治、社會、環(huán)境，同時也受政策、技術和配套設施的影響。因此，核設施退役策略的選擇應該結合上述影響因素因地制宜，因時制宜。隨著技術水平的提高，核設施退役的觀念也在不斷地變化，對廠址的最終環(huán)境狀態(tài)也提出了越來越高的要求。隨著退役技術的發(fā)展和相關經驗的積累，核設施退役領域的法律法規(guī)也趨于完善，這要求核設施退役的策略也從較為粗獷型的策略，朝著精細化、規(guī)范化的方向發(fā)展。

目前，我國核設施退役工作尚處于起步階段，與美國、法國、德國等國家相比，在退役經驗上有所欠缺，在退役技術上還存在較大差距。與上述國家相比，我國還未有實質性地開展核電廠的退役工作。因此，了解和分析國外核電廠的退役經驗對我國開展核電廠退役策略的選擇具有重要的借鑒意義。