全球核電廠退役潮——如何回收核電站？
從意大利的角度來看——1987年意大利全民公決后開始棄核——核電廠退役已是陳年舊事。然而，從全球角度來看，核電廠的退役大潮才剛剛開始。
（來源：微信公眾號(hào)“嘿嘿能源heypower” ID：heiheinengyuan 作者：heypower）
1、核電廠退役潮
全球大部分核電廠都已經(jīng)邁入老齡化。據(jù)2020年中期數(shù)據(jù)，全球共有440座在運(yùn)反應(yīng)堆，分布在全球30個(gè)國(guó)家，其中美國(guó)95座，法國(guó)57座，中國(guó)47座。
這其中，有270座電廠已運(yùn)轉(zhuǎn)30年以上。當(dāng)考慮到除最新一代核電廠外，核電廠最初設(shè)計(jì)使用壽命約為30年，你就會(huì)明白眼前問題的嚴(yán)重性了。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的專家向我們提供了一些更為精確的數(shù)據(jù)：“20個(gè)國(guó)家的190多個(gè)反應(yīng)堆處于關(guān)閉狀態(tài)。其中，17座反應(yīng)堆已經(jīng)全部退役，而更多的反應(yīng)堆正接近退役的最后階段。到下一個(gè)十年結(jié)束時(shí)，可能還會(huì)有多達(dá)100座反應(yīng)堆被關(guān)閉并退役?！?/p>
換句話說，不管我們是否繼續(xù)發(fā)展核能，我們必須開始處理第一批核電廠的退役問題。
實(shí)際上，放射性廢物問題在所有問題中只占很小一部分（5%），而大部分核電廠不危險(xiǎn)的部分都可以回收，用作其他用途。這在核退役領(lǐng)域也打開了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大門。
2、意大利核退役循環(huán)經(jīng)濟(jì)
“組件回收和再利用做法，在核領(lǐng)域其實(shí)并不新鮮。在人們開始談?wù)撗h(huán)經(jīng)濟(jì)之前，他們從上世紀(jì)90年代就開始應(yīng)用了，”負(fù)責(zé)拆除意大利退役核電站20多年的索辛公司（Sogin）放射性廢物部門負(fù)責(zé)人弗拉維亞諾·布魯諾（Flaviano Bruno）說。
1987年公投后，意大利是世界上最早面臨核退役問題的國(guó)家。
按照國(guó)際公認(rèn)的“推遲退役”做法，特里諾（Trino）、考爾索（Caorso）、拉?。↙atina）和加利格里阿諾（Garigliano）的四個(gè)發(fā)電廠，鮑斯高馬冷格（Bosco Marengo）核燃料生產(chǎn)廠，薩盧賈（Saluggia）、卡薩?。–asaccia）和羅通德拉（Rotondella）的核能研究和后處理廠立即被安全儲(chǔ)存或被保護(hù)性看管。
直到1999年，索辛公司介入后，才開始了所謂的“加速退役”。
如果你想想意大利核退役的悠久歷史——官僚障礙，領(lǐng)導(dǎo)層變化，NIMBY（“不在我后院”）綜合癥和政治家逃避責(zé)任問題，“加速”這個(gè)詞聽起來有點(diǎn)諷刺。
這種拖延應(yīng)與放射性廢物管理的時(shí)間框架非常長(zhǎng)相比較，即低放射性廢物處置場(chǎng)（如最近討論的國(guó)家處置庫）的設(shè)計(jì)期限應(yīng)為數(shù)百年，而地質(zhì)處置庫必須適合將廢物保存數(shù)千年。
撇開放射性廢物不談，全球一直在努力按照2001年IAEA起草的一份文件確定回收可重復(fù)使用材料的標(biāo)準(zhǔn)化做法。
隨著人們對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的日益關(guān)注，2019年，索辛公司憑借自身積累的經(jīng)驗(yàn)，與IAEA合作組織了一次關(guān)于核電廠退役循環(huán)實(shí)踐的研討會(huì)，為來自歐洲和日本各地的專家提供了一個(gè)研討機(jī)會(huì)，同時(shí)也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)正式進(jìn)入核電領(lǐng)域的一次機(jī)會(huì)。
3、拆除核電站能回收什么？
首先需要明確的是“從核電站退役的材料中，只有5%含有放射性，”布魯諾解釋說，“剩下的垃圾中，約90%可以回收或再利用，另外5%作為常規(guī)垃圾處理”。
大部分退役材料是混凝土和金屬。少量其他材料，尤其是塑料，處理比較困難。主要原因是，塑料不僅只有一種，而且每種塑料有不同的處理要求。更不用說有些工廠已經(jīng)很老，用過的塑料更加難以處理。布魯諾說，除此之外，這些廢料數(shù)量也較低，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。不過，我們一直努力進(jìn)一步提高回收率。
據(jù)索辛公司估計(jì)，意大利核電站和核設(shè)施的退役將從中回收100多萬噸材料。
布魯諾解釋說：“在考爾索，2014年拆除“廢氣建筑”（編者注：指氣態(tài)廢物在排放大氣前進(jìn)行處理的地方）產(chǎn)生約7000噸混凝土，可以將這些混凝土轉(zhuǎn)化為二次使用原材料，作為坑土填充在附近。
“總的來說，在考爾索工廠整個(gè)退役過程中，公司預(yù)計(jì)將從32萬噸材料中回收30萬噸，回收率達(dá)93%?！?/p>
另一個(gè)例子是拉丁工廠保溫用巖棉的管理。
布魯諾說：“一部分巖棉被回收，污染部分則用超級(jí)壓機(jī)處理。190平方米的材料：其中120平方米回收，其余70平方米被壓實(shí)成10多平方米?！?/p>
將放射性廢物體積壓至最小，實(shí)際上是核退役的一項(xiàng)基本原則：考慮到與放射性廢物的安全處置相關(guān)，尋找儲(chǔ)存地點(diǎn)困難（在歐洲，目前只有芬蘭和瑞典在建一個(gè)永久性地質(zhì)儲(chǔ)存庫），它們必須占用盡可能少的空間。
4、放射性與安全
回到可回收材料的話題，當(dāng)談到應(yīng)用于核領(lǐng)域的循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)，首先產(chǎn)生的疑問當(dāng)然是安全。
實(shí)際上，這只是一個(gè)外行的疑問，因?yàn)閷?duì)內(nèi)部人士來說，相當(dāng)明顯的是，“釋放”的物質(zhì)必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，以核實(shí)其放射性水平。這個(gè)過程實(shí)際上在開始拆卸過程之前就已經(jīng)開始了。
布魯諾解釋說：“為了準(zhǔn)確理解如何管理所有的物料流，我們進(jìn)行了初步分析和化學(xué)-物理、放射特征研究。
事實(shí)上，有必要采用一定的方法將放射性廢物從“常規(guī)”材料中分離出來。
一旦我們拆開一個(gè)部件，如果我們知道它可以被回收，它將被分開管理，以避免交叉污染。材料分離已經(jīng)在物料層面進(jìn)行單獨(dú)存儲(chǔ)。將物料分開，以便能夠按照使用方式管理材料?！?/p>
5、回收與再利用
一旦材料被安全地收集起來，在什么地方重復(fù)使用？這些取決于各國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和法律。
“例如，在意大利，無條件收集或自由回收是強(qiáng)制執(zhí)行的，”布魯諾指出，“這意味著，輻射控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的、可回收的物質(zhì)可以在沒有使用條件的情況下重復(fù)使用?！?/p>
事實(shí)上，退役公司的責(zé)任甚至超出了廢料回收的那一刻。
“對(duì)于金屬，根據(jù)法律，索辛公司負(fù)責(zé)到冶煉廠重熔。冶煉廠必須將我們提供的金屬稀釋10倍，然后向我們發(fā)回一份證明程序正確的證書。”
只有這樣，回收的金屬才能真正自由地重新進(jìn)入生產(chǎn)周期。
盡管在這些材料的管理方面存在著歐洲和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)家法律高于一切，因此即使在鄰國(guó)之間，管理上也存在著很大的差異。
例如，在法國(guó)，不允許從退役電廠回收材料。對(duì)于一個(gè)70%以上電力來自核能的國(guó)家來說，為了讓公眾輿論放心，決定將退役產(chǎn)生的所有材料全部封存似乎是明智的。
“事實(shí)上，”布魯諾說，“大多數(shù)材料并不危險(xiǎn)。”
相反，德國(guó)在回收標(biāo)準(zhǔn)上比意大利更為廣泛。德國(guó)允許無條件回收“清潔”材料，同時(shí)，對(duì)受輕微污染（意大利不會(huì)釋放）的物質(zhì)，在不同級(jí)別和特定工業(yè)領(lǐng)域有條件使用?！?/p>
一般來說，這些都是輕微污染的金屬，在核領(lǐng)域仍重復(fù)使用。
如果核退役本身已經(jīng)是一個(gè)充滿困難的領(lǐng)域，那么核退役后的材料循環(huán)也是困難重重。
美國(guó)在一些管理方面與歐洲存在差異，主要是由于國(guó)家的地理結(jié)構(gòu)的不同：美國(guó)的許多電廠都在沙漠地區(qū)，或者無論如何遠(yuǎn)離居住中心，因此他們的做法可以更“寬松”。
對(duì)于人口密度很高的歐洲來說，物資管理更為精細(xì)，因?yàn)樗仨毷冀K考慮到對(duì)當(dāng)?shù)仡I(lǐng)土體系的影響。
6、退役循環(huán)經(jīng)濟(jì)的未來
說到意大利，往往在國(guó)家廢物管理系統(tǒng)方面存在著各種問題，正如布魯諾所解釋的：“我們的問題主要在廢物收集中心，通常比較難以確定理想地點(diǎn)。尋找收集中心時(shí)，必須考慮經(jīng)濟(jì)成本問題。如果能在國(guó)家一級(jí)建立一個(gè)更廣泛和結(jié)構(gòu)更為完善的制度，收集中心的確立將會(huì)更為高效?！?/p>
“舊設(shè)施的設(shè)計(jì)和運(yùn)行很少考慮到這個(gè)問題，因此接下來的退役潮帶來了各種挑戰(zhàn)，”IAEA可再生能源問題調(diào)查專家解釋說，“另一方面，從退役、廢物管理和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，目前正在規(guī)劃新的核電廠，這給創(chuàng)新方案提供了思路。例如，反應(yīng)堆建筑部件可以模塊化建造，以便更容易拆卸，或使用更容易凈化的建筑材料?！?/p>
當(dāng)然，與其他行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面的交流也將有助于核能退役。
IAEA評(píng)論說，石油天然氣行業(yè)、常規(guī)拆除行業(yè)等在技術(shù)可行性、成本評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)可用于復(fù)雜項(xiàng)目管理，包括遠(yuǎn)程處理、機(jī)器人技術(shù)和數(shù)字化，這些都可以用到核工業(yè)相關(guān)部門。新的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，例如，3D物理和放射性測(cè)量能夠支持建筑物信息管理以實(shí)現(xiàn)退役的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
2019年在索辛公司的第一次國(guó)際研討會(huì)之后，IAEA將在2021年以網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的形式組織另一個(gè)國(guó)際講習(xí)班。
簡(jiǎn)而言之，人們對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的興趣很高，即使是在核領(lǐng)域。因?yàn)槌酥匾馁Y源回收外，最大限度地回收利用，意味著盡量減少?gòu)U物，從而至少在數(shù)量上減少核廢料問題。
同時(shí)，人們也在關(guān)注正在進(jìn)行的利用廢舊核燃料棒的科研項(xiàng)目，不過這就是另外的故事了。