以伊格纳利纳电站为例,核电站的生命历程如何结束

位于立陶宛的由两台机组组成的Ignalina核电厂是第二座完全关闭的带有RBMK的核电站(仅次于切尔诺贝利核电站)。 该反应堆最终于2004年12月31日和2009年12月31日在这里关闭,此后核电厂已退役(这种委婉说法意味着要拆除,掩埋放射性残留物以及将工业结构清理为“绿色草坪”)。 该项目(输出)实际上是RBMK的一个试点项目,它依赖于几个关键技术链,其中最重要的一个就是B234工厂,该工厂的测试于2017年5月开始。

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伊格纳利纳NPP

与乌克兰不同的是,立陶宛,尤其是使拥有20年历史的欧洲反应堆退役的想法背后的国家,有钱要撤出,至少有一些要撤出。 尽管如此,在纸上相当和谐的Ingalinsky NPP退役过程已经变成了一部肥皂剧。 由于Rosatom自2019年以来将不得不进行类似的工作(列宁格勒NPP的1.2个区块随后依次撤出所有RBMK),因此有趣的是研究Ignalinka周围出现的技术,解决方案和问题。

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SNF从湿存储转移到CONSTOR容器,Ignalina NPP。

通常,“立即分析”程序(即,开始拆除站,实际上是在停止后一个月或两个月,使用站的操作人员进行拆除)包括以下重要部分:

  • 从反应堆中卸下燃料,并在SNF储存设施中保留水池,以确保反应堆和反应堆大厅的核安全,并能够停止向反应堆和BV供应冷却水。 除标准SNF外,还必须在损坏的SNF上进行此类工作,在移动SNF和反应堆的任何放射性可更换元素(例如附加吸收器)之前,必须对其进行惩罚。 如果ISF存在问题,则整个过程需要2-3年到无穷远。

  • 同时,在RBMK的情况下,拆除核电站的辅助系统,例如泵站,技术用气车间,仍然是反应堆气体应急冷却系统(带有辅助系统的发电机)的巨大构造。

  • 同时,正在准备用于未来的中等放射性废物(RW)的基础设施-这是一个现场或远程的近地表存储,这是一个混凝土沟槽,上面覆盖着粘土和土壤。 核电厂将有很多SAO,这是与反应堆相连的一次回路和系统的显着部分。

  • 基础结构准备就绪后,您可以开始拆卸可能携带放射性污染或激活的核电站要素,按活动水平分类并尝试清除表面污染物。 可以洗净达到标准的是废金属,不是洗净的是埋葬。 到目前为止,尚不清楚RBMK将埋下多少个CAO,因此要确定必须拆卸至少一个。

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清除污染(表面清洁)后在Ignalina NPP监测废金属放射性污染标准的过程。

RBMK和许多其他石墨反应器的主要问题是石墨。 辐照石墨的比活度约为每千克0.3-1 gigabecquerel,包括〜130 MBq / kg的不良C14同位素,半衰期为5700年。 由于C14,根据其安全标准的年度摄入量限制在34 MBq的其他选项中进行了定义,除了埋葬数千吨的石墨外,这不是特别明显,但是这项操作的成本使人们仍然在思考如何对其进行优化。 特别是,对于Mayak的首批p生产反应堆,MCC和SCC决定用混凝土填充石墨芯-即 在反应堆现场组织储存库。

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一些其他类型的带有石墨的反应器,其处理也存在问题。

在伊格纳利纳核电站,至少在项目阶段,这种理论方法实际上是从1到1实施的。 连同关闭反应堆的决定一起,制定了一项撤出计划,该计划从欧盟获得了约80%的资金,其余的则承诺为立陶宛本身提供资金。 该计划设想在NPP站点的容器B1中建造一个新的SNF储存设施( 我的文章是关于容器和湿式SNF储存设施的文章),一个新的分类和压实放射性废物B234的车间 ,以及两个RW场所-一个用于短期同位素的沟槽式垃圾场和极低活性的RW B19B25地面存储的是具有“中等生命”(我们正在谈论数百年的安全水平)同位素的中低放射性废物。

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B34废物回收综合大楼的外观(B2是一栋单独的建筑物,未包含在框架中)

在建设用于处理乏核燃料和放射性废物的新基础设施的背景下(必须理解,核电厂已经存在核燃料储存设施和放射性废物储存设施,但这些设施仅设计用于运行,而不是用于拆除),因此将拆除同样的核电厂辅助系统。 同时,决定将放射性石墨问题的解决方案推迟到将来,直到将其从反应堆中取出并放入存储中。

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已经在核电站附近的仓库设计用于120个容器,每个容器可容纳51个燃料组件,如今已经完全装满。

2005年,德国Nukem Technologies收到了B1和B234的开发和建造合同,立陶宛+阿海珐公司也参与了埋葬项目的开发,并且NPP的运营人员参与了NPP系统的拆卸工作。

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这些照片特别显示了在117/2号楼中拆卸SAOR的结果

从最初的日子开始,实践就不再像理论一样。 由于许多原因,主要问题出现在SNF存储设备B1周围。 努科姆当时经历了组织和财务问题,立陶宛的核监督尚未准备好(就其人员的资格而言),无法分析德国工程师围绕受损SNF的存储所做出的决定,甚至有关该站受损SNF的信息也是零碎和不完整的。 最初计划在2009年交付(以便在池中老化5年后开始加载该设备的SNF 1),该存储设施仅在2015年完成,现在才投入使用(以便在2018年开始重新加载)。 所有这些延误导致该工厂与Nukem之间不断发生争端。

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在存储计划B1上,将执行辐射危害工作的地方标有紫色框-封闭(正常)和打开(非标准)容器。
其余工作将分配给现有的湿存储。

一般来说,这种情况在核工业中并不罕见:许多核建筑项目由于设计困难而被严重拖延(结果是成本更高),这又与开发人员及其原子控制器应监控的问题的全面性有关。 除Nukem的立陶宛设施以7年(!)的滞后运行和价格上涨1.5倍的价格运行外,一个典型的例子是带有EPR-1600反应堆的Olkiluoto装置,它的性能不是很好,项目管理很差,缺乏理解。如何在芬兰原子监测STUK的严格要求下进行项目导致了巨大的延误和成本超支。

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有关拆卸核电站的过程的更多信息,请按顺时针方向进行-锯切废料的设备,表面的手动消毒,使用离子交换树脂从放射性核素中清洁液体的设备,屠宰涡轮机缸,高压缸的一部分,喷砂室。

回到对象B1。 这是一个有盖的SNF容器存储设施,用于将RBMK燃料组件(更准确地说,将其一半装满,因为RBMK燃料组件长10米,并且在燃料部分中,它们实际上是在一个悬架上连续2个FA)到CONSTOR容器中,每个其中可容纳182个半燃料组件。 总共可以在B1处交付201个容器,这些容器设计用于34,200个专职“一半”和数百个受损的容器,这些容器将存储在其他密封的罐中。

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在将所有从反应堆中取出的燃料组件转移到B1进行存储之前(顺便说一下,现在只有第一个单元在核电站中没有燃料,在第二个中,由于存储池中的空间不足,仍然有1000多个燃料组件),它们至少要在一个集中式中保存5年。湿式”存储,也将它们切割并包装在水下的CONSTOR容器中,为此,燃料组件存储设施必须进行修改-起重机,容器安装单元,装卸设备(我为乌克兰球迷写了这句话,认为任何核电站的SNF都可以 但装入任何容器毫不费力)。

通常,根据标准方案在容器中进行存储-将装有燃料组件的不锈钢筐放在装有干燥氮气的密封密封容器中,该容器放在外部的大型金属混凝土容器中(用于生物安全)。 鉴于最新的FA已关闭8年的事实,在这些站点之间重新装填FA,对损坏的SNF进行处罚并最大程度减少人员剂量负担的运输和技术操作非常困难

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带有RBMK的核电站俄罗斯工人的无趣框架显示了伊格纳利纳核电站拆除期间人员数量的动态

但是,这是理论上的。 例如,SNF B1的CONSTOR容器的第一个版本由于具有生物安全性而被拒绝,此后,制造商(德国GNS公司)被迫开发和许可另一个版本,这导致了B1的发布推迟。

在今天的伊格纳利纳州核电厂中,总共约有22,000个乏燃料组件(即44,000个半),其余部分将存储在1999年建成的另一个干乏燃料存储设施中。

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IAEA的湿存储设施的照片。 现在,这里存储了15,000个燃料组件,尽管在我看来,照片中没有燃料组件,但包含其他吸收器或CPS杆

立陶宛人正在考虑在大于500米的深度进行最终地质埋葬的可能性(如国际原子能机构的建议),但在接下来的50年中,随着SNF可能扩展到100种,很有可能将SNF存储在已建造的SNF中。

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关于保质期-RBMK砖石活性石墨中放射性核素含量的计算值,以克/克为单位。 水平线是放射性废物类别中允许的值,顶部的粉红色线是放射性核素的总含量。 可以看出,经过几十年的暴露,其活性主要取决于C14同位素

第二个重要目标是B234放射性废物管理厂,其创建不仅是为了处理因拆除核电站而产生的建筑废物,而且还由于欧盟引入了新的放射性废物分类,这就是为什么现有放射性废物量(这些是过滤器,用过的防护服,结胶的LRAO等),必须重新分类并确定要埋葬或存放。

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B34的一般视图。 在工厂本身的中间,左侧是一个卫生检查室,中间装有低放废物(SLW)和中放废物(LLW)的中间存储器

该工厂的工作基于分拣(不奇怪),焚化和固结,压实(即压实,主要是废金属)和容器包装的过程,这些过程将被存储在中间的RW储存设施(包括在B234中),直到B19准备就绪。和B25。 该工厂的一个有趣特征是它的自动化程度很高,它使用了熟悉的 Brokk机器人和Walischmiller机械手。

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一些遥控设备B234
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压实灰分选单元和中低放废物分选单元的设计视图。

通过该工厂的废物总量为数十万立方米,将被分为6类新的放射性废物(A,B,C,D,E,F),但是,估计仍处于初步阶段。

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估算总废物量和RW等级。

为了进行比较,在输出端具有VVER的单元产生的放射性废物和结构的数量要少得多(这是“ RBMK的便宜”的问题)。

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比较6hVVER-440和2 RBMK-1500核电站在清除过程中产生的废物量。

至于拆除核电站设备的过程,今天,这一过程主要影响了第一台机组(该机组取消了核危险设施的地位),该设备的年削减量约为5-8千吨。 根据今天的计划,核电站的彻底拆除应在2038年完成,但是这个期限已经被推迟了两次。 有趣的是,国家淘汰计划的管理部门估计,在拆除国家淘汰计划期间获得的材料销售收入仅为3000万欧元。

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拆除核电站的当前状态是绿色,已经完成的状态,红色是正在进行的过程,黄色是运行设计,灰色尚未受影响。

伊格纳利纳核电厂的经验因其在俄罗斯的适用性而引起人们的兴趣,在那里俄罗斯将在2030年之前拆除8个RBMK机组。 考虑到Nukem自2009年以来一直由Rosatom拥有,我们已经获得了欧洲资金的经验,现在,这种经验已转移到其他将进行RBMK退役的Rosatom结构中。 对于各种核电厂退役的潜在合同市场,这种经验也很有趣,因为合同的数量会增加。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN404351/


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