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各个国家如何处理“核废料”,我国是如何做?

科技 2019-08-17 10:17198未知admin

网友所说的“核废料”也就是业界所称的乏燃料。

乏燃料处理一般有两条路线可以走,一是不处理乏燃料,直接深埋。二是对乏燃料进行后处理,回收可用的元素,减少了高放射性废物的体积后,再深埋地下。

瑞典、加拿大、西班牙、美国的乏燃料一般不处理,直接深埋。法国、英国、日本、俄罗斯、中国、印度则采取第二种方式。

目前,国际上具有商用乏燃料后处理厂建设与运营经验的国家主要是法国和英国。日本采用与法国合作方式建设的六个所后处理厂一度被视为世界上最先进的乏燃料后处理工厂,后来受种种因素所限而未能投产。

相关领域的专家就法国、英国、日本三国的乏燃料模式进行了说明,总结了三国的融资和建设管理的经验与教训,并对中国乏燃料后处理提出了建议。

国外主要国家乏燃料后处理模式

1.法国

法国后处理能力世界第一。现有的UP3和UP2-800商用乏燃料后处理厂集中在阿格(La Hague)后处理中心,该中心已经成为法国最重要的商用后处理基地,也是目前世界上最大的轻水堆乏燃料后处理中心。

 

法国阿格后处理中心

UP3于1990年投入运行,UP2-800于1996年投入热运行。UP3和UP2-800的联合工程是欧洲最大的工程项目之一,预算500亿法郎,耗时近20年,至今没有发生重大运行事故,成为成熟商用后处理的典范。

UP3和UP2-800乏燃料后处理厂的建设投资基本采取零财务费用的年度预算方式,运营模式采取成本加利润的方案。UP3和UP2-800均由法国原国有企业阿海珐(现欧安诺集团公司的主要股东和技术方)负责建设和运营,集团公司总部作为决策中心负责核燃料循环后段产业的整体管理工作,其后段板块(AREVA NC)作为利润中心负责核燃料循环后段板块的国内外经营活动,阿格厂作为成本中心负责乏燃料后处理的生产组织与运行维护。阿格厂的设计单位SGN在项目建设过程中扮演着类似AE公司的角色。在法国政府确定并要求核电企业对铀钚再循环利用以及核电企业主动使用MOX燃料的条件下,后处理企业自行投资建设了MELOX厂。

UP2-800厂建设期间,法国尚未建立乏燃料储备金制度,没有乏燃料储备金供使用。UP2-800厂的建设资金是通过原高杰马公司(现欧安诺)和法国电力集团(EDF)签订长期服务合同而获得,EDF支付包括乏燃料后处理厂建设投资、运行费用等所有实际支出,并且考虑了后处理企业一定的利润和奖励。

UP3厂的建设投资费用是通过与主要国外客户签订服务合同而获取,日本、德国、比利时、荷兰和瑞士等国外客户按合同约定,提前支付了UP3厂建造及运行费用,高杰马公司(现欧安诺)负责建造和运行UP3厂,并承诺在UP3建成后第一个10年内处理国外合同签订的7000tHM乏燃料。UP3厂处理国外乏燃料采取成本加20%利润的方案。

2.英国

英国乏燃料和放射性废物管理采用“谁污染谁付费”的原则。在核电厂运营期间,核电运营商需要在一个安全独立的资金账户中逐步预留相应的乏燃料和放射性废物处理处置资金。

塞拉菲尔德(Sellafield)是英国最大的后处理基地,拥有镁诺克斯(Magnox)和索普(Thorp)两座乏燃料后处理厂。Magnox后处理厂于1964年投入运行,Thorp后处理厂于1994年投入热运行,目前均已关闭。

 

英国索普后处理厂

乏燃料后处理厂建设运行资金来源于核电企业建立的乏燃料储备金,以及后处理企业与国内外核电企业签订的建设、服务合同。Magnox厂处理Magnox作为包壳的天然铀金属乏燃料,没有明确资料显示其运营模式采用成本加利润的方案。Thorp厂采用类似UP3厂的方式建设和运营,其利润为25%。这两座乏燃料后处理厂的建设和运营均由原国家组建的英国核燃料有限公司负责,Thorp厂后由英法美的联合运营商负责运行。与Thorp厂位于同一厂址的MOX燃料制造设施,是英国基于日本核电企业对MOX燃料的足够市场需求而自行筹资建设。

3.日本

日本先后建设东海村后处理中试厂和六个所后处理厂,主要技术均引进于法国。其中,东海村后处理中试厂建成于1977年,2014年永久关闭,目前待退役;六个所后处理厂于1993年开始建造,竣工日期比原来计划的1997年投运推迟了24次,预计2021年完工。

东海村后处理中试厂关闭前由日本原子能委员会负责建设和运行。六个所后处理厂隶属于日本核燃料有限公司(JNFL),该公司是由日本电力企业出资组建的民营股份制公司,股东包括日本9家电力公司、日本原子力发电有限公司以及其它小股东。六个所后处理厂的客户为上述10家电力企业,这10家企业为乏燃料后处理厂的建设与运行建立了专门的“准备金”。

六个所后处理厂采取了多国、多公司的项目组织管理模式,在设计、建造等不同阶段的分包关系不断变化,整个项目建设过程中承包商关系较复杂。具体来说,六个所后处理厂建设工程没有进行项目招投标,也没有总承包商,而是直接按子项切块分包出去。实际上,组成后处理厂的各子项均由各个承包商完成设备设计、建安及调试。

六个所后处理厂设备的设计、制造和安装是委托国内的制造商,旨在实现设备国产化,便于以后工程维修。工程主要承包商(如日立、东芝、三菱重工等)与政府和电力公司关系密切;适逢日本经济泡沫时期,各承包商要价很高。然而,由于各承包商欠缺在后处理特殊工艺及设备方面的设计制造能力,在得到合同后分头与国外公司签订技术合作合同,再自行制造,反而增加了资金投入。JNFL作为六个所后处理厂的业主,组织管理能力被大大削弱,最终导致项目的技术、进度和投资均未能得到有效控制。

对我国后处理的启示与建议

1.促进后处理产业发展趋势和项目建设进度之间协调匹配

我国坚持“热堆-快堆-聚变堆”“三步走”核能发展战略和核燃料闭式循环政策,后处理产业规划应与快堆发展统筹考虑。当前后处理产业尚未形成工业生产能力,是核燃料循环中的薄弱环节。由于后处理项目技术复杂、工程建设周期较长,因此需要高度重视科普宣传与公众沟通工作,国家层面大力协调支持后处理厂选址工作,尽早明确后处理厂厂址,启动后处理项目建设,推进后处理产业与快堆发展的协调匹配。

2.研究明确适合我国国情的后处理项目运营模式

法国、英国的乏燃料后处理厂都是由本国国有企业负责后处理厂建设和运营,两国在商用后处理厂建设与运营方面积累了大量实践经验,在后处理厂融资、建设、运营、铀钚产品和MOX燃料应用等方面也对我国有着积极的借鉴和参考价值。

日本是由民营股份制公司JNFL总体负责六个所后处理厂建设和运营,采取多股份大业主的多合同项目管理模式。日本六个所厂屡屡推迟未能投产,其投资方式对建设和运营模式带来的不利影响值得关注。此外还有一些技术原因。纵观六个所后处理厂的建设过程,虽然采用核电建设经验能够满足工程建设的基本要求,但在技术方案选择、设备制造和调试运行等方面,由于未能有效利用东海村后处理中试厂的后处理技术力量而使得项目重大技术决策出现失误。

我国应吸取世界乏燃料后处理厂建设运营的经验教训,根据我国乏燃料处理处置相关政策、规划和核电企业需求,本着“国家主导、统筹推进、专业经营、安全高效”的基本原则,研究确立适合我国国情的乏燃料后处理项目运营模式与体系,充分利用我国后处理中试厂建设、调试和运行等现有经验,加强后处理专业化队伍建设,加快推进我国商用乏燃料后处理项目“落地生根”。

3.持续开展乏燃料后处理相关的重大问题研究

以国家后处理专项为载体,以工程需求为导向,围绕核燃料循环后段发展战略与规划、后处理厂经济性评价、乏燃料处理处置基金使用的实施细则、后处理厂运营模式等我国后处理项目组织实施中涉及到的重大问题,开展国内外调研与对标分析,提出具有战略性、指导性、可行性的研究结论或建议,以推动我国后处理厂的建设。

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