退役及废物最小化策略

11中核集团中国核电工程有限公司退役及废物最小化策略赵华松2009.11.202内容4引言123核设施及退役退役及废物最小化策略结束语3引言4引言我国核设施退役最早可追溯到八十年代，那时退役工作多停留在资料调研及退役前期工作。1990年国家启动了退役治理专项工作，主要是对军工遗留核设施及放射性废物进行退役治理。2000年后退役工作进入到实质性的实施阶段。5引言随着退役工作的展开以及近年来核电事业的迅速发展，人们对核设施退役及产生的放射性废物越来越关注。在为获得最大的发展的同时，环境、健康方面要求日趋严格。从核设施的拆除到废物的处理、处置都制定了严格的规定，以更好的保护工作人员、公众和环境。废物管理成本不断提高，放射性废物最小化变得更加重要。6核设施及退役7核设施及退役核设施退役是设施使用期满或因其他原因停止服役后，为了充分考虑工作人员和公众的健康与安全以及环境保护而采取的行动。退役的最终目的是实现放射性废物的安全管理和场址不受限制的开放和使用，其活动包括了退役策划和现场活动，其中现场活动包括放射性特性调查、去污、拆除和放射性废物管理。8核设施及退役核设施数量多表一各类核设施现状统计表运行在建关闭或在退役退役完成核电厂4464510714研究堆和临界装置2878214173燃料循环设施42319297192粒子加速器406951我国（未包括台湾）在役核电厂共11个机组，装机容量8587MWe；在建或近期计划建设37个机组，装机容量38660MWe。9核设施及退役退役产生废物量大以1300MW（e）.PWR为例，其关闭后未经很长时间衰变冷却，退役中要产生废物约15.5万吨，其中放射性废物约6000吨，经再循环再利用后最终产生的放射性废物量约3000吨。随着国内退役治理工作的深入，一些大型核设施的去污工作已经完成，已进入拆除阶段，另有一些军工遗留核设施即将实施退役，届时将产生大量的放射性废物，废物管理工作将更加繁重，废物最小化更显重要。10退役及废物最小化11废物最小化思想应贯穿于从核设施设计开始，直到设施完成退役的全过程。设计建造运行退役设计建造运行安全关闭去污拆除废物管理制订退役初始计划。对退役计划进行调整。确定退役策略，制订最终退役计划。实施退役，进行代价利益分析，选择去污、拆除方法，实现废物最小化。包括废物再循环再利用，对废物进行处理、处置。退役及废物最小化12设施设计、建造实现核设施退役过程废物最少化策略的一个重要元素就是要求在设计、建造、运行和任何重整过程中充分考虑到有利于去污和拆除。目前国际上已达成共识，在设施设计阶段要编制退役初始计划,在设计中要考虑方便退役措施,并将退役经验反馈到设施设计中,以方便退役工作开展，减少废物产生。退役及废物最小化13设施设计、建造一个好的设计应考虑运行和退役中减少污染的产生和便于拆除和分割的方法，新建核设施设计需要考虑的内容主要包括：退役及废物最小化①在拆除前的等待期间减少维护和监督的费用；②减少在运行期间为保证安全和防护所需的附加设施的数量；③降低（退役）工人的辐射照射；14设施设计、建造退役及废物最小化④便于最终拆除，解体，切割和控制及处理过程的相关操作；⑤减少拆除工作的费用和所需的其它设备的费用；⑥优化废物最小化，减少放射性物质和流出物的产生量，并使之与贮存和运输要求相匹配；⑦允许设施完全拆除和场址恢复至向公众开放。这些针对退役的设计，对于核电站运行期间的维修也是非常有益的。15设施安全关闭为方便退役工作开展，防止放射性扩散，尽可能减少废物量，国际上已普遍认为核设施最终停闭后应立即实施安全关闭工作（国际原子能机构文件中称该阶段为过渡期），工作内容主要包括：乏燃料转移，物料排空和系统清洗，污染的去除和固定，设施整治以及源项调查等。退役及废物最小化16设施安全关闭大家已充分认识到这一点，国家有关部门已组织编制了《研究堆安全关闭》，要求研究堆最终停闭后立即实施安全关闭。退役及废物最小化17退役策略的确定在我国退役策略的选择和内涵基本遵循国际原子能机构有关要求。退役策略包括立即拆除、延迟拆除和就地处置。对于主要含长寿命放射性核素的设施，一般选择立即拆除的退役策略；若设施包含有大量短寿命放射性核素，其放射性水平较高，或废物无出路等原因，可选择延迟拆除的退役策略。延迟退役分三种，小于15年，15到40年，大于40年；因附近没有中低放固体废物处置场或其它原因而选择就地处置（包括将全部或部分设施就地处置）。就地处置包括就地埋葬处置和场址内就近处置。退役及废物最小化18退役策略的确定国际上放化设施一般采用立即拆除的策略。对于反应堆退役，各国家，甚至同一国家不同地方退役策略也不同。德国、日本等反应堆退役一般选择立即拆除的策略，美国、英国等一些反应堆退役选择了延迟退役的策略。虽然IAEA推荐核电厂退役实施立即拆除的策略，但近期退役的核电厂约有50%选择了延迟拆除。退役策略选择需考虑的因素包括：①国家政策及管理体制，②退役资金来源，③乏燃料及废物管理系统，④健康、安全和环境影响，⑤知识管理及人力资源，⑥社会影响和股东，⑦合适的工艺和技术等。关系比较复杂，所以退役策略确定前要进行代价利益分析。退役及废物最小化19退役策略的确定我国研究堆及放化设施退役一般选择立即拆除，大型反应堆退役采用延迟拆除的策略。但由于各方面原因一些放化设施退役被延迟，造成污染扩散，需尽快实施退役前期工程，以便开展后续退役工作。与日本和多数欧洲国家不同，美国一些老的设施退役采用就地埋葬处置的政策。我国国情与美国相似，高水平放射性废物监管时间较长，易进行集中处置、监管，较低放射性废物可考虑简化整备、包装就近处置，节省处置空间。另，一些核设施场址位于核基地内，退役完后不可能无限制开放使用，可适当提高放射性残留水平，减少最终送处置场的废物量。退役及废物最小化20去污及拆除去污就是通过清洗、加热、化学和电化学作用、机械清洁或其它技术去除设施和设备表面的污染，将放射性进行转移。不管最终状态如何，任何退役计划中都需要去污。至少工作区域内的地板、墙壁、和外结构表面应该清除松散污染，并对污染系统进行简单的水冲洗。然而，问题是是否要对管道系统、贮槽和部件进行去污。任何去污工作都会产生二次废物以及额外的人员剂量和费用，去污技术使用不当会造成放射性扩散，所以尽量避免或减少去污技术的使用，去污要有明确的目的，去污方法选择应进行代价利益分析。退役及废物最小化21去污及拆除•去污对象的污染性质和污染史；•期待的DF值；•污染物的核素成份和组成的机理；•去污部位的辐射场强度；•产生二次废物的性质和体积；•去污对象的材质、几何尺寸和物理状态；•实施去污的条件等。减少人员剂量。退役及废物最小化去污工艺和方法应考虑：22去污及拆除拆除是退役过程的重要组成部分，包括在退役期间任何结构、系统和部件的拆卸和移开以及设施的拆毁。拆除的最终目的是使废物得到进一步的处理、整备以致最终处置。虽然拆除是退役中所必须的，但系统、设备应尽量减少退役中切割工作量。退役及废物最小化23去污及拆除•设备应具有足够的性能；•设备应不易污染和易于去污；•设备部件应该耐辐照；•工具应便于维护或维修；•工具应适合工作环境；•工具应该适合工作区域的条件。退役及废物最小化切割工具或设备的选择应考虑：24再循环再利用以1300MW(e).PWR为例，其退役中约3000吨废物可实施再循环再利用，其经济价值可观。比利时、德国、瑞典、英国和美国已经成功地运用熔融法，主要用于金属废物的去污、减容和解控，并已经成为一些金属废物解控前的必要处理手段。但废物的再循环再利用也要付出代价，如产生一定量的二次废物，这些废物要进行处理、处置，还会增加人员剂量，所以实施再循环再利用措施前要进行代价利益分析。退役及废物最小化25再循环再利用应用的线性决定树步骤图退役及废物最小化26再循环再利用各国再循环再利用放射性限值差别较大。我国制订的有关废物解控标准主要有《GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准》、《GB17567-1998核设施的钢铁和铝再循环再利用清洁解控水平》等。退役及废物最小化27废物处理退役废物与运行废物相比，量大、种类复杂，固体废物放射性水平高。对废物进行合理分类，避免废物的混杂是废物处理中废物最小化的前提。放射性废物分类应依据放射性废物种类及可能获得的废物处理、整备手段。国外经验表明，加强科研开发，采用新技术，可尽可能减少废物量，如放射性废液处理新技术，另外超压、焚烧等的使用也有利于最大限度减少放射性废物的体积。退役及废物最小化28废物处置对于高放废物，国际上一般采用深地质处置的形式，其他放射性废物各国分类不同，处置方式也不一样。法国又分为浅地层处置和进地表处置，美国又分为近地表处置和带有自然或工程屏障的处置场。我国放射性废物处置最基本的政策是高放及α废物实行集中深地质处置；中低放固体废物实行区域近地表处置；极低放废物实行就近填埋处置。极低放废物的提出是放射性废物处置分类更加合理。退役及废物最小化29废物处置美国DOE的核设施退役中，送处置的容器各式各样，一些容器来自放射性污染设备，避免了废物的再包装，节省了容器和费用，降低了人员剂量，减少了废物体积。退役及废物最小化30废物处置我国中低放废物处置相关标准主要包括:《低中水平放射性固体废物的浅地层处置规定(GB9132－88)》、《放射性废物近地表处置的废物接收准则（GB16933-1997）》、《GB12711－91低、中水平放射性固体废物包装安全标准》等。退役及废物最小化311废液去天然蒸发池尾气处理排放处置处置放射性固体废物分类、处理、处置示意图焚烧灰放射性固体废物高放废物暂存特殊容器包装低中水平放射性废物α废物特殊容器包装暂存金属放射性废物非金属放射性废物可燃不可燃再循环使用的金属废物其它废物中放低放焚烧去污再循环熔炼可压缩不可压缩炉渣装桶预压缩装桶超压再包装固定切割固定废物处理、处置退役及废物最小化32结束语33重视核设施设计阶段退役研究核设施的设计建造在很大程度上确定了放射性废物的数量，在设计阶段应加强退役研究，做到同时研究，同时设计。结束语34开展退役中代价利益分析研究退役中任何重大决策确定前一般都要进行代价利益分析，代价利益分析是一个复杂的过程，以相关定额为基础，进行全过程分析，包括退役、废物处理、处置，还要考虑人员剂量。目前，在工程设计中只是进行简单估算来进行代价利益分析，应开展相关研究，开发相应程序，确保科学地进行代价利益分析。结束语35加大科研开发，加速成果转化采用新技术，提高退役效率，降低人员剂量，减少污染扩散，合理、可行尽可能较少最终放射性废物处理量。结束语36完善和修订相关标准建议修改有关中低放固体废物处置货包外照剂量有关规定，在确保公众和操作人员安全的情况下，提高照剂量限值；建议制定可随垃圾填埋场处置的放射性废物限值，解决大量较低放射性污染土的处置问题；建议完善废物再循环再利用有关法规标准。结束语37谢谢！欢迎指正