核废物处理难题,各国有哪些处理政策及方法?

核电观察室 2023-06-21
2799 字丨阅读本文需 7 分钟

核电站产生的高水平放射性废废弃(核垃圾)处理在全球范围内难以取得进展。欧洲虽然已经开始将活用核电站和核垃圾处理场放在一起来制定规则,但只有两个国家在处理场的建设上取得进展。今天,笔者主要带大家分析英国、美国、法国在放射性废物管理方面的国家政策及处置方案。

一、只有两个国家批准建设处理场

将核垃圾掩埋于地下深处的方式称为地层处置。高水平放射性废弃物会在约10万年里持续发出放射线,在地面上保管很危险,因此包括日本在内,大多数国家都在讨论和采用这种方式。

自世界开始使用核电以来,已有约70年的历史。将使用后的核燃料等废弃物处理到什么地方,对于核电推进国家以及决定去核电化的国家来说,都是难以取得进展的课题。目前还没有最终处理场投入使用。

至今作为国家具体批准实施的两个例子都是在核电在发电量中占比较高的北欧。芬兰已经开始建设,瑞典于2022年1月确定了处理场的位置。

美国的政策因政权更迭而发生动摇。内华达州的设施曾一度被确定为处理场,但奥巴马政府中止了计划。特朗普政府曾再次试图将其作为处理场,但至今仍未做出决定。

决定摆脱核电站、推进废堆工作的德国在认为合适的地区的地下一度建造了实验设施。不过,由于地盘问题和居民反对,最终拆除。虽然重新公布了合适地块的地图,但包含德国一半国土,尚未缩小范围。英国等也还没着手建设。

欧盟(EU)制定的规则也明确了处理场地的必要性。欧盟2022年7月在规定是否属于环境可持续业务的《欧盟可持续投资分类准则》(EU Taxonomy)中将核电站认定为“绿色”的电源。作为条件,要求制定对核电站排放的高水平放射性废弃物进行处理的设施的具体计划。

二、欧洲核废物运输和处置趋势

越来越多的人倾向于对废物进行管理,而不仅仅是处置。这样的做法首先要对设施进行设计,使废物产生最小化。但从运输的角度来看,主要关注的是废物回收和再利用。过去通常在运输前将废物整备成稳定形式(例如水泥灌浆)。而一些场景下(如瑞典金属冶炼设施)则给废物提供了回收利用的机会。废物运输时保留了“原始”状态,以便后续处理。原始废物可能是固体,没有完全固定在包装内,很难证明其在运输过程中是否发生移动,包装剂量率是否变化;也可能是等待处理的不稳定化学形式。这些都给运输带来了监管方面的挑战。

活性最高的材料有处置需求,有时是处置在地表或近地表设施中,但通常会被处置在深层地质处置库中。尽管一些国家,例如芬兰,已经在高放废物处置库建设方面取得了很大进展,但包括英国在内的许多国家仍处于深地质处置库开发的早期阶段。这意味着,虽然目前正在进行废物包装工作,最终处置仍须数十年时间。这给存储和运输包装带来了挑战,特别是要确保包装符合未来的运输法规,还要防止其在暂存期间失效。

随着欧洲各地的核反应堆退役,将产生大量的放射性废物。对其中一些废物的分析表明,尽管它们符合IP-2型包装的低比活度规定,但辐射剂量率可能过高。即使不会产生扩散危险,但仍需要屏蔽。这需要一种B型包装,还需要在更大程度上对废物进行尺寸缩减,操作人员还会吸收一定的剂量。建议的做法是采用新的包装类型,满足B型屏蔽和事故条件的同时,具有较低的封装要求。这将优化大批量运输的成本。另一种做法是最大化B型包装的尺寸,以减少所需的运输次数,并减少废物的尺寸缩减要求。

许多情况下,废物的确切形式和特征,包括其放射性存量都不被掌握且难以测量。非均质废物尤其如此。要解决这一挑战,需要创新的方法来证明材料运输过程中的安全性,同时不限制包装的废物数量,否则将导致额外的处理、运输和处置操作。新方法包括对废物进行特性分析或对包装的屏蔽、临界性或释放性能进行安全评估等。

三、美国放射性废物处置政策

美国高放废物处置费用属于“国家预算内”基金,由高放废物的生产者和拥有者承担。美国国会根据 1982 年《核废物政策法》设立了 NWF,由美国能源部部长管理执行。该基金经费主要来源包括:商用高放废物处置费用由联邦政府按每 1 度核能发电量摊付 0.1 美分的乏燃料处置费向电力公司筹集,而国防高放废物处置费用由国会拨款。

美国核电站退役费用属于“国家预算外”基金,完全由核电厂业主承担,联邦政府不给予补贴。核电站退役基金是根据联邦法规《退役计划的报告和记录保存》(10 CFR 50.75(C))的第 10 条,NRC 要求核电站许可证持有人每年调整对核电站退役成本的估计。

美国低放废物处置模式分为协议州处置和非协议州处置两类。目前,按协议州模式运行的低放废物处置设施有 3 个,分别位于得克萨斯州、南卡罗来纳州和华盛顿州。其中,得克萨斯州的 Andrew 处置场较为特殊,它既能接收协议州的废物,也能接收非协议州的废物,但来自非协议州的废物不能超过处置场容量的 30%。犹他州 Clive 处置场按非协议州处置模式运行。数据显示,2017 年美国在犹他州通过非协议州模式处置的废物总量占全美处置总量的绝大部分,而协议州处置模式处置量相对较少。美国的商业低放射性处置场费用定价,均是由其所在州相关管理部门负责。

美国政府还制订了一系列激励措施以解决当地政府和居民的“邻避效应”问题。《综合环境响应、赔偿和责任法》建立了比较完善的有害物质污染的响应、责任、补偿机制,确立了超级基金制度和综合补偿政策。对于高放废物,《核废物政策法修订案》授权 DOE 每一财政年度支付一笔费用给处置场所在州或地方政府,其数额按 DOE 商业活动的税率计算。例如,尤卡山处置场选址、建造和运行过程中,每年为尤卡山提供 1 000 万美元作为激励;在处置库运行期间,每年提供 2 000 万美元作为激励。对于低放废物,《低水平放射性废物政策法修订案》允许各协议州收取附加费,用于减轻对低放废物处置场所在州的影响。例如,美国中西部州际协作体、东南部州际协作体、中央州际协作体、东北部州际协作体都采取了为所在地居民房地产价值担保,实行免税等一系列激励措施。

三、法国放射性废物处置方案

法国法律明确了放射性废物处置的费用筹措及管理责任。法国《放射性废物规划法》通过界定各利益相关者的责任,成立了基础核设施退役和乏燃料及放射性废物管理国家财务评价委员会(CNEF)。由经济和能源部负责监管废物生产者的费用支付情况,包括废物生产者的长期责任、债务支付的方法和选择;由 CNEF 负责评价经济和能源部的工作开展情况,并每 3 年向议会汇报。针对高放废物管理与退役资金保障,法国《环境法》规定了一项围绕长期核费用融资的制度。核设施持证单位需要评估长期的费用,包括核设施退役费用、乏燃料和放射性废物管理费用,并设立受保护的专用资金为未来核废物处置做准备。

除非通过了国家的许可,专用资金不得用于任何其他目的,也不得用于还债(即使持证单位遇到财务困难),以确保持证单位履行其在退役和放射性废物管理方面的义务。针对非高放废物管理的资金保障,法国极低放废物和短寿命中低放废物分别集中在奥布省的 Morvilliers 处置库(Cires)和 Soulaines-Dhuys 处置库(CSA)进行近地表处置,并均由 ANDRA 运营。放射性废物的生产者与 ANDRA 之间通过签订合同并付费,然后将合乎处置标准的废物送到相应的处置场进行处置。

法国通过税收保障放射性废物的妥善处置,包括基础核设施税、放射性废物附加税(即“研究”税、“经济激励”税和“技术扩散”税)以及用于放射性物质和废物的可持续管理的特别缴款等。除此之外,法国法律授权由核电运营商直接为当地政府提供激励。例如:Bure 项目中为默兹和上马恩 2 个省提供3 000 万欧元/年;奥布省项目建造期间,累计经济补偿达到 880 万欧元,建成后为当地社区提供了新的就业机会、税收等,为当地带来了巨大效益。

文章来源: 核废物处理技术与工程,日经中文网,中国网

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