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加拿大乏燃料長期管理計劃

來源:中核戰略規劃研究總院 發布日期:2021-12-08

2002年,加拿大通過了《核燃料廢物法》(Nuclear Fuel Waste Act)。此后,加拿大核廢物管理組織(NWMO)就一直致力于制定加拿大的乏燃料長期管理計劃。2005年,NWMO提出“適應性階段管理(Adaptive Phased Management,APM)”計劃。2007年,加拿大政府采納了NWMO的建議,將APM計劃作為未來乏燃料管理的方案。


APM計劃既涉及管理,又包含了技術問題,旨在將不斷發展的技術和經驗應用到乏燃料管理項目中。APM計劃涵蓋了深地質處置庫(DGR)的選址、工程設計、建造、運營、長期監測和最終退役。根據該計劃,乏燃料將隔離和處置在位于地下500米深處穩定結晶巖或沉積巖地層內的集中式深地質處置庫中。深地質處置庫的設計包含多層屏障,以長期安全地封存和隔離乏燃料。在地上,將乏燃料棒束封裝在鍍銅的鋼制乏燃料容器(UFC)內,并將其包裝到膨潤土緩沖箱中。然后,將裝有乏燃料容器的膨潤土緩沖箱組件放入開挖的地下處置室內,并用黏土回填材料和處置室密封材料進行密封,形成主要的工程屏障系統(EBS)。


NWMO目前正在進行驗證試驗,目的是驗證EBS的設計和制造技術,以及驗證相關的處置設備和工藝。由于有的新技術缺乏可參考的驗證經驗,因此需要對這些新技術進行物理驗證,否則可能會導致APM方案具有不可接受的技術風險和項目實施風險。驗證試驗最近開始了“系列化生產”的試驗,即采用結構化的生產方式制造EBS的各種元件,然后在地上模擬處置室進行技術驗證。系列化生產的目的是模擬簡化的操作,為處置庫的設計提供信心,同時為所制造的組件及其性能提供初步統計數據。研發活動貫穿在系列化生產過程中,以對現有設備和工藝進行改進。


“驗證試驗”項目已取得以下進展:UFC組件的全尺寸樣機和嵌入結構;成功實現UFC的全尺寸外部壓力測試;成功實現高度壓實兩層式膨潤土黏土緩沖箱的全尺寸制造;成功實現顆粒狀膨潤土間隙填充材料的全尺寸填充試驗;完成全尺寸模擬處置室、顆粒狀膨潤土填充材料的螺旋鉆系統、膨潤土黏土緩沖箱定型室、膨潤土黏土緩沖材料貯存室、銅涂層冷噴涂工藝室等系統的設計、制造和調試。


為了支持“驗證試驗”,未來將進一步優化系統,特別是系列化生產項目相關的系統,包括:UFC原型的系列化生產;膨潤土間隙填充材料的輸送和填充系統;叉車式處置裝置;優化的銅涂層電鍍生產線。


到2021年,NWMO預計將完成系列化生產項目,在一個地上模擬處置室內成功地處置20個EBS組件。2021年之后,NWMO將繼續推進DGR的概念設計進入到APM的初步工程階段和詳細工程階段。


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