核电站的退役之路

作者: 戚译引

来源: 环球科学

发布日期: 2019-09-11

文章讨论了全球核电站退役的现状和挑战,特别是美国三里岛核电站的退役计划。文章指出,随着全球反应堆平均年龄超过30岁,退役问题日益紧迫。退役过程耗资巨大且时间漫长,涉及取出核燃料、拆解设备和清除污染等多个阶段。文章还提到,可再生能源的快速发展已成为核电的强劲竞争对手。对于中国,虽然核电产业相对年轻,但未来也将面临类似的退役挑战。

美国三里岛核电站的1号反应堆预计在今年9月30日停止运行。全世界反应堆的平均年龄已经超过30岁,很多反应堆即将走到寿命的终点,而如何处理退役的核设施,却成为了一个难题。虽然中国在核电建设上已放慢了脚步,但无疑在未来也会面对相同的局面。

没有哪座核电站能像美国的三里岛那样,一半广为人知,而另一半籍籍无名。2号反应堆在40年前发生了美国最严重的商用核电站事故,从此被永久关闭;而1号反应堆继续服役,预计在今年9月30日停止运行。这一决策主要是出于经济上的考虑。运营商爱克斯龙(Exelon)电力公司表示,由于难以和天然气竞争,1号反应堆在2011~2016年间已经亏损超过3亿美元。

1号反应堆的命运不过是全球核能产业“老龄化”的缩影。商用反应堆的设计寿命大约是40年,而全世界反应堆的平均年龄如今已经超过30岁。核设施的退役是一项耗资巨大、耗时漫长的工程。爱克斯龙计划先取出反应堆中剩余的核燃料,然后让设备自行冷却;大型设备的拆解预计最早于2074年开始进行,整个退役项目预计耗资12亿美元。

《世界核能产业现状报告》评估这一产业的现状和发展趋势,从2007年起每年更新,如今已经被视为这个行业最重要的报告之一。在2017年,中国电力圆桌项目翻译并发布了这份报告的中文版。今年的报告也将在9月发布。

截至今年7月1日,全世界范围内有181座反应堆已经关闭,而正在运行中的反应堆总计不过417座。

假设反应堆平均寿命为40年,那么从现在起到2030年,还将有207座反应堆关闭;到2059年还将新增124座。这还不包括那些在1979年前开始运行的85座反应堆,以及目前处于长期停机状态的28座反应堆。这也不包括目前建造中的47座反应堆(截至2019年7月1日),它们中的大多数也将会被接入电网。每座反应堆的具体运行期限取决于许多因素,包括运行状况、经营牌照有效期和经济效益。

不同国家对反应堆运行期限也有不同的规定。但总的来说,反应堆通常无法一直平稳运行到设计寿命的终点,它们正常运行的时间总比预期要短。首先,维修一座老旧的核电站往往会发现许多预料之外的问题。其次,维修停机会影响核电站的持续供电能力。事实上,可再生能源已经成长为核电强劲的竞争对手。

太阳能电池技术近年来发展迅速,今年7月在美国洛杉矶,太阳能电力的价格已经跌破每千瓦时2美分,低于化石燃料和核能所能提供的电力价格。中国也在将不同的可再生能源相结合,以实现不间断供电。

《2018世界核能产业现状报告》指出:“核设施的退役所花费的时间通常比预期要长,在大多数情况下甚至超过了建造和运行时间之和。”目前全世界只有美国、德国和日本三个国家的19座反应堆完成了退役工作,其中只有10座恢复成绿地(greenfield),即未被开发、没有污染、可用作任何建设用途的土地。

技术上,核设施的退役通常可以分为三个阶段。首先,反应堆内部剩余的燃料被取出,转移到乏燃料池中,同时部分大型部件被拆除;其次,拆解反应堆中受到较强辐射污染的部件,例如反应堆压力容器;最后,移除操作系统,并清除建筑物受到的污染,最终拆除建筑物。

在时间规划方面,核设施的退役通常有两种策略,立即拆除或推迟拆除。《2018世界核能产业现状报告》中指出:“一般而言,立即拆除是更好的解决方案,因为员工的技能和工作经验能够在退役过程中得到利用;责任划分更加明确;公共利益能够得到更好的保障。”

和欧美国家相比,中国的核电产业可以说非常年轻。截至2019年7月1日,中国正在运行的反应堆有47座,还有一座处于长期停机状态,平均年龄为7.2年。但是施奈德说:“中国现在或许不用考虑这个问题,但是它总会发生,而且会集中爆发。”

在技术上,施奈德强调,立即拆除非常重要,主要核电国家一般都有这方面的法律规定。在经济上,施奈德认为,关键在于确保项目的资金安全,包括预留足够的资金,和保证资金如期到位。他说:“唯一的方法在于准备专项资金,确保运营商无法动用。”

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