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核廢物貯存和處置

來源:中國核電信息網 發布日期:2010-04-12

高放廢物

      濃縮后的裂變產物貯存在專門設計的不銹鋼雙層壁的大罐中,此罐要連續冷卻。最初,高放廢液的發熱量相當于20瓦/升。部分放射性是由半衰期大約為1年的一些同位素(釕,鋯等)產生的。乏燃料貯存約10年以后,每噸鈾的發熱量大約只并入玻璃體中,然后再澆到因科鎳(INCONEL)合金制的容器中成為琉璃塊。一塊玻璃約重100公斤。開始時琉璃的發熱率約為100-150瓦/升玻璃。

      玻璃固化后的廢物要在堅井中存放10至15年,堅井在冰在里須保持通風。以后靠空氣對流足以帶走琉璃塊產生的熱。5年以后玻璃的發熱率約為20瓦/升,30年后只有10瓦/千。

      一座1000兆瓦的核電站運行一年產生的高放廢物液總體積約為20立方米,一旦將其固化就只有2立方米。玻璃固化解決了在頭幾年貯存期內占了高放廢物絕大部份放射性的裂變產物貯存帶來的許多問題。試驗已證實,玻璃至少可穩定一個世紀。錒系元素(超鈾元素)的問題則有幾百萬年,因為它們的半衰期非常長。盡管有各種有利的試驗證據說明玻璃在那么長的時間內仍能穩定。但是還不能下結論。因此,以下兩種辦法正在接受檢驗:

      1. 把玻璃固化廢物存放在深地層處置庫內,此庫位于幾百萬年內都不會發生變動又能防止水滲入地層中。這樣就在許多代入時間里為這些然險廢物與公眾之間提供了一保險屏障。

      2. 為高放廢液擔供更精細的化學分離手段,而將裂變產物貯存在深地層處置庫中。錒系元素則可在專門設計的反應堆中用快中子轟擊,以轉化成半衰期較短的元素。

中、低放廢物

      核電站和后處理廠二者都產生低放廢物,這些廢物根據其放射性水平的不同被包容在瀝青或混凝土中,然后再裝在金屬桶或混凝土桶內。在法國對這些廢物做仔細鑒定以后,將這些廢特桶(或容器)放在鋼筋混凝土的地溝中,或者就在阿格的混凝土或瀝青層上堆放五六層高,然后再堆上5米厚的粘土將它們埋住。貯存區有排水系統,流出液經檢測后再排放。

      阿格后處理廠也產生一些放射性水平較高的水泥固化廢物以及量雖少但是值得注意的α放射性廢物。這兩類廢物均存在鋼筋混凝土淺理場中。

廢物貯存的另外兩種方法

瑞士的國家廢物貯存合管公司(CEDRA)

      瑞士聯幫的法律要求經營核電站的所有電力公司都要提交一份貯存放射性廢物貯存公司統一經管瑞士各核電公司的廢物。瑞士國家廢物貯存合管公司對廢物貯存研究得很精確,很細致。聯幫政府已經瑞士國家廢物貯存合營公司頒發許可證,可以貯存燃料后處理后得到的高放玻璃固化廢物。瑞士的技術包括先將玻璃基本澆到不銹鋼容器中,然后將其存放在地下創庫的間隔為5米的坑道中。每桶廢物周圍真充膨潤上土塊。為確定最合適的貯存場所,瑞士國家廢場貯存合營公司已在瑞士北部鉆了幾口1200米深的勘探井,這些井鉆到結晶花崗巖或片麻巖巖層中。勘探工作一直在進行,然而,處置庫的開挖預期要到本世紀未才人開始。而正式貯存要到2020年左右。在這以前,將在盧森斯(Lucens)和維倫林根(Wurenlingen)建設臨時貯存設施。

瑞典的燃料中央貯存設施(CLAB)工程

      瑞典的官方政策是以核電只是暫時的這一原則作基礎的。從現在起到2010(即到瑞典最后一座核電站退役)瑞典的核規劃只需要7500噸濃縮鈾作燃料。所得到的乏燃料中有850號要按合同送到阿格和塞拉菲爾德(Sellafield)去后處理。其余的將在奧斯卡斯哈門(skarshamn)核電站附近的一座稱為克萊勃的地下貯存設施中存放約50年。乏燃料中央貯存設施的一斯工程是從地面以下30米的基巖中開挖出一個長120米、寬20米、高27米的洞穴,此洞內有4座充水3000立方米的水池,每座可容750噸乏燃料(相當于瑞典各核電站運行的兩年半卸料量)。瑞典乏燃料貯存設施能擴建到容量為9000噸鈾。目前的方案是:燃料不經過后處理,先在瑞典乏燃料貯存設施中存放,以后再從水池中取出,封裝在10厘米的銅制容器中,再將此容器堆積在結晶巖中的500米深的豎井中。堅井再骼膨潤土(一種遇水膨脹的粘土)填埋。

      低、中放廢物貯存在福斯馬克(Forsmark)附近開挖出的一個10000立方米的洞穴里。

退 役

      象所有的工業設施一樣,核電站和其它燃料循環工廠有朝一日也必然要停止運行。公眾不清楚它們退役以后會發生什么事情。工廠停產時它們已運行了20至40年。在核電站停運兩年內,輻照過的燃料將被運到后處理廠或是貯存地。但是因為每座核電站總有一部分(包括其堆芯及其冷卻劑系統)受到中子通量的輻照,所以鋼制構件會變成放射性的。電站各種部件(例如蒸汽發生器)因沉積有從堆中來的腐蝕產物而被沾污。最成問題的放射性同位素之一是鈷—60。它是由鈷—59(制不銹鋼合金用的鎳中含的一種雜質)俘獲一個中子生成的。鈷—60的半衰期為5年,這就可說明退役過程的復雜性了。

      退役可分幾級,其范圍可從讓退役電站保持經常的監督狀態,直到建設該電站的場地能恢復到它原來的面貌這最后—‘級。在第一級,放射性被密閉在廠房內部。這一步是沒有什么問題的,因為電站設計規定在運行時它就確保有這一功能.它只要求反應堆的密封性不被破壞,通風系統作些修改.并且排干電站系統內的水,以防放射性氣溶膠釋放出來。這一階段叫以保持20年,直到放射性衰減到很低。這一級的持續時間可長可短。這取決于主要關心的是地面要早日恢復,還是要推遲這——大筆的退役花費。所進行的研究,拆卸試驗堆和原型堆(如美國的埃爾克里弗(Elk River)堆)取得的經驗,以及修理運行中的堆,它們所取得的經驗都證實了拆卸是可行的。一座  堆拆得愈快,花費就愈大。如果堆在開始退役后5年拆除.則其費用將增加到該堆當初建設費用的10%左右。在這種情況下,由于放射性仍然很高,許多工作必須靠遙控工具進行。如果拆卸推遲幾年,費用町減少—半。電力公司為退役費用留出儲備金。 —種可能的方案是:用高壓噴槍去污,將輻照過的部件切割成可搬運的體積,再裝在屏蔽容器內將它們運走;另一種方案是把所有的輻照過的設備都裝入反應堆容器中,再在現場附近將此容器密封起來,形成一大塊比廠房小些的混凝土塊。此場址則可用來建另—座電站。

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