韩国的放射性废物管理 2004.doc

韩国的放射性废物管理 2004-09-22【美国核电站2004年12月刊】韩国水电核电有限公司（KNHP）核环境技术研究所（NETEC）负责管理来自韩国核电厂和放射性同位素用户的放射性废物，以及为核电厂建立高效的乏燃料贮存系统。在KHNP/NETEC进行的先进放射性废物管理技术研发活动中，最复杂的当数为处理各类中低放废物而开发的玻璃固化技术。最近的测试表明，开发出的这项技术能够成功地用于放射性废物的商业化处理。在将乏燃料运往预期于2016年投入使用的中间贮存设施之前，先对乏燃料进行厂区贮存。由于目前必需扩大乏燃料厂区贮存能力，因此正在进行将乏燃料从现有贮存架搬到高密度贮存架以及在相邻反应堆间进行乏燃料的转运工作。另外，除了现有混凝土地下仓库以外，还正在为CANDU堆乏燃料开发一种能够更有效利用空间的干法贮存系统。根据国家放射性废物管理政策实施计划，将在2008年投运一座中低放废物（LILW）处置库。KHNP/NETEC目前正在挑选合适的场址。引言截至2000年年底为止，韩国核电装机容量已经达到13716MWe；贮存在一座厂区贮存设施中的LILW和乏燃料共有6万桶（200 l），此外，还有5000 tHM（吨重金属）；在KHNP/NETEC的一座专用贮存设施中，集中贮存了约4200桶放射性同位素废物。自1985年以来，尽管在寻找LILW处置和乏燃料中间贮存设施的场址方面花费了大量精力，但是目前尚未取得任何成果。本文将介绍韩国为了应对因选址拖延而造成的厂区贮存空间匮乏所付出的多项努力，包括为商用电厂开发玻璃固化技术、改进各类放射性废物处理系统、扩大反应堆厂区贮存能力以及相关的研发活动。除了上述放射性废物管理活动以外，还将简要介绍现行国家放射性废物管理政策，包括选址活动。LILW的管理从核电的发展初期开始，韩国放射性废物管理的主导思想一直是：设法减少废物体积，并将废物贮存在核电厂厂区内。不过，采用如蒸发、压缩、烘干、水泥固化等常规处理方法来减少废物体积的做法具有局限性。为了克服局限，引入了对LILW处理来说属于先进技术的玻璃固化技术。有了这项创新技术，就可以大幅减少LILW体积，提高废物形态的稳定性，并增强公众对最终处置的认可度。这项技术的可行性和经济性已在一系列定标试验中得到了验证。图1显示了玻璃化技术开发过程中的主要步骤和活动(见印刷版)，图2是韩国玻璃固化试验厂的示意图(见印刷版)。LILW的处理核电厂LILW的年产量在过去10年中已经有了明显下降，这是通过采取一系列将废物产生量降至最低的措施（避免核电厂产生废物）和减少废物体积的措施（对LILW进行整备）实现的。用于减少废物体积的主要设备包含一套浓缩废物烘干系统（CWDS）、一套乏树脂烘干系统（SRDS）和一台超级压缩机。尾气经过滤后排入大气。在经过高压压缩之后，乏过滤器被贮存在不锈钢罐中。废液根据其完全溶解固体（TDS）的数量进行单独处理。使用离子交换器处理低TDS的废物。在经过SRDS烘干之后，乏树脂被装入高整体性容器（HIC）中。同时，对高TDS废物进行蒸发处理。所有压水堆（PWR）从运行初期就开始使用装有离子交换器的蒸发器。按照设计，韩国标准核电厂（KSNP）使用高速离心机和选择性离子交换器来处理废液。蒸发后的浓缩废液被CWDS烘干，然后进行固化。其他杂项干放射性废物不再使用焚化处理，而是使用一台可同时用于压缩易燃物和非易燃物的移动式超级压缩机进行处理。使用上述放射性废物处理系统作业，已经使放射性废物量从20世纪90年代初的550桶/堆年降低到1999年的146桶/堆年，同时还降低了工作人员的辐照剂量。正在考虑的一项长期计划将在不久以后把固体废物量进一步降低到35桶/堆年。这将通过LILW玻璃固化技术的商业化来实现。一座商用规模LILW玻璃固化设施将于2006年之前在蔚珍核电厂的厂址上建成。放射性同位素管理NETEC的放射性同位素废物专用贮存设施每年接收和贮存大约400桶放射性同位素废物。随着各行业和医用领域的放射性同位素应用需求在不断增长，乏放射性同位素废物的年产量也一直在大幅增加。放射性同位素废物依其实体形态和放射状况可分为非密封和密封源。非密封源包括易燃物、非易燃物、废液、乏过滤器和动物尸体。KHNP/NETEC正在实施减少这类废物体积的计划。焚烧是KHNP/NETEC打算采用的方法之一。这种设施将包含两座焚烧炉和一套尾气处理子系统。烟囱里将装备一套气体排放检测系统，可对SOx、NOx、Cl2等危险尾气进行连续测量。在分离出免管废物后，非易燃废物和乏过滤器将被高压压缩机压实。同时，许多乏密封放射性同位素源仍具有强放射性，必须与非密封源区别对待。KHNP/NETEC最近为乏放射性源及其装卸作业开发出一套更节省空间的集箱系统。这套系统可以确保贮存安全，并能够对容器内的密封源进行多重密封。与现有贮存罐相比，这套新系统可以将废物体积减少到原来的80%。乏燃料管理核电厂产生的乏燃料贮存在反应堆燃料厂房内的一个贮存池中。截止2001年底，12座PWR累积产生了2700 t乏燃料，而4座CANDU堆累积产生了2690 tHM。目前的厂区贮存能力无法维持到2016年中间贮存设施投入使用的时候。尤其是PWR，KHNP已经用高密度贮存架（HDSR）取代了目前的标准贮存架，从而扩大了反应堆燃料厂房内部的乏燃料贮存容量。同时，同一厂区内相邻反应堆间的乏燃料转运也可以弥补老机组贮存容量的不足。对CANDU堆来说，在乏燃料池中至少保存了6年以进行冷却后，乏燃料棒束才能被装入不锈钢篮中，然后转移到最初由加拿大原子能公司（AECL）开发的厂区干法地下混凝土贮存设施中。一座地下贮存库可以容纳9个燃料篮，每个篮装有60根棒束。不过，4座CANDU堆需要一座贮存容量更大的设施。KHNP/NETEC决定在月城厂区开发一座更节省空间的系统。在新开发的干法贮存系统中，每个单元模件将可以容纳24000根乏燃料棒束。为了提高反应堆运行的可利用因子和降低工人的辐射照射，韩国PWR电厂经理们正在支持换料周期更长的高燃耗运行。正在使用的铀-235浓缩燃料的质量百分比达到了约4.5%，更长的换料周期将减少乏燃料的排放量。同时，由于辐射水平的升高以及衰变热的增加，高燃耗乏燃料的贮存和运输工作变得更加困难。因此，KHNP/NETEC一直在以多种途径寻找管理反应堆燃料厂房中高燃耗乏燃料的方法。最近，KHNP将注意力转移到了户外贮存系统上，并决定为高燃耗乏燃料开发一种新干法贮存概念。在概念开发过程中，土地使用和加强安全被当作重要因素。此外，它还将对新型干法贮存系统的最优化安全评价方法和性能试验展开研究。韩国的后端燃料循环韩国的其他后端燃料循环研发活动涉及降低乏燃料中长寿命放射性核素含量的实用方法。韩国目前正在开展可以去除乏燃料中长寿命放射性核素的嬗变研究，探索长寿命放射性核素嬗变的不同概念，以及研究带有质子加速器的亚临界反应堆的混合系统概念。除了核设施去污与退役以外，其他有关核燃料循环放射性废物处理的研发活动也正在KHNP/NETEC的主导下进行。国家政策与选址原子能委员会全权负责确定韩国的原子能利用政策，它在1998年9月30日批准了一项新的国家放射性废物管理计划。国家放射性废物管理政策的根本原则是：政府直接控制； 安全第一； 废物产生最少化； “污染者承担”原则； 选址过程透明化。 根据上述政策，建立了如下实际实施计划：1.在处置库投运之前，应该对核反应堆厂区内产生的LILW进行管理，以实现LILW数量的最小化；应该扩大反应堆厂区贮存能力，在2016年之前将LILW贮存在反应堆厂区中。2. 将于2008年投运一座LILW处置库，第一阶段建成贮存能力10万桶，最终容量80万桶。到2016年，建成一座集中式乏燃料中间贮存设施，第一阶段贮存能力为 2000 MTU（公吨铀），最终将能够贮存 20000 MTU。3. LILW的处置方式（岩洞或近地表贮存库）将取决于场址条件，乏燃料贮存方式（干或湿）将在2006年完成可行性研究之后确定。KHNP/NETEC一直在政府监督下开展选址工作。选址标准包含以下三个基本原则：地方政府自愿申请候选场址； 为了获得公众赞同，保持选址程序的民主性和公开性； 制定为当地社区提供财政支持的计划。 曾要求几个地区的居民自愿申请提供候选场址，但是由于居民间的争论，地方政府没有提交申请。鉴于公开申请未获成功，KHNP决定先指定几个候选场址，然后与有关地方政府和居民进行协商，并最终确定在其中的一个场址建造处置设施。结论一项包括乏燃料贮存在内的国家放射性废物处理政策已经制定完成。确保公众与环境安全是韩国放射性废物处理计划的首要根本目标，KHNP/NETEC正在通过放射性废物管理实现这个目标。实现放射性废物管理的途径有两条：将废物产生量降至最低和减少放射性废物的体积。KHNP/NETEC目前正在积极开展减小LILW体积和扩大反应堆乏燃料贮存能力的活动。KHNP/NETEC的主要研究领域是可以大幅度减小废物体积并