当前位置: 电力网 » 核电 » 正文

一项无法完成的任务?法国核电站安全除役之路的探索

日期:2016-12-15    来源:中国核电信息网

国际电力网

2016
12/15
11:11
文章二维码

手机扫码看新闻

关键词: 核电 核电站 核电项目

每个核设施的生命周期都一样,主要由三大阶段组成,每个阶段受到不同的约束,具有各自的时间性。首先是设计和建设,然后是运行,最后就是拆解退役。

法国权威监管部门——核安全局(ASN)将最后阶段定义为“核设施彻底关停之后,为了达到设施中所有危险性和放射性物质都被转移出去的状态而进行的一系列技术及行政活动。”退役完成,核工业掌控着核设施的整个生命周期。

法国原子能委员会(CEA)组织了一次对马尔库尔核电站(Marcoule)的视频参观活动,以展示其最新的“科技成就”Maestro。这是他们十多年的研发成果——一个“独一无二的工程机器人”。其实它是一个遥控机械臂,可以在高放射环境下作业,专门为拆解和去污而设计。随着参观的深入,情节更加细致,引人入胜。拟真大厅、虚拟现实、3D 模拟作业……我们已然分不清这是电子游戏还是未来工厂。

这一切都是为了证明,最高端的科技可以用于核退役工程。技术人员还现场展示了 Maestro的技能,演示如何用激光切割钚提炼厂的溶解槽。在一个高4米直径2米的钢槽上精确切割一块30厘米宽的钢板,从远处观看,场面十分震撼。想象一下整个拆解工程的大小以及恶劣环境产生的要求。除了一般工地拆卸会遇到的困难以外,还有与辐射相关的限制。这相当于拆解一个复杂无比的拼图并将各个部分安置好。科研人员十分注重这个万能机械臂的灵活性,它能在任何工地作业,而且具有工业化产品的优势,可以商业化。原委员会并非唯一一个在机器拆解技术领域进行投资的机构。法国电力集团(EDF)和阿海珐公司(Areva)也有自己的拆解机器人和尖端高科技团队。

迄今为止,法国共有125座基础核设施,其中三十座不同类型的核设施(核电或科研反应堆、实验室、燃料处理厂、废料处理设施等)已经关停或正在退役中。“希望能在法国脱颖而出,成为走向国际的窗口。”阿海珐退役服务联络部负责人Maxime Michaud 说道。

市场发展潜力强劲

核退役行业发展火热,就快形成一个专门的行业分支。与此同时,核退役市场的轮廓逐渐成形,这个市场蕴藏着巨大的利润。涉及的都是天文数字,几百亿甚至几千亿。这完全可以支撑起目前全球市场持续低迷、各类业务经济利润不断走低的核工业。如此看来,核退役市场是一个有潜力的市场。

拟真厅,在这里借助原委会研发的Maestro机器人为拆解工作做准备。

但是,原委会去污与退役部门负责人Laurence Piketty 提醒,这是一个限制很多并且竞争激烈的市场:“核退役市场确实存在,但对企业来说困难很大。要在恶劣的环境中作业,受到众多规定的约束。这个有着强劲发展潜力的市场要求企业十分灵活,能够处理作业中的意外,确保维护和监管力度等。我认为,这只能是一个属于内行的市场。”

响应的多,能胜任的少。核退役市场是一个投入多回报少的市场。巴黎能源世界信息服务组织(World Information Service on Energy,Wise-Paris)负责人Yves Marignac 说道:“之前我们一直把研究集中在科技和机器人方面,却没有在标准化可实施系统方法方面进行研究。要想了解核设施退役是什么样的,心中必须要有拆解的概念。建筑物和设备会产生大量的废铁和混凝土,有些地方还有辐射。

原委会设计的Maestro机器人,可以远程操控进行激光切割,避免把工人派遣到有辐射的地方。

机器人在确定辐射位置并对其进行特殊处理方面可能十分有用,但在整个拆解过程中普遍使用机器人的做法并不可行。”核退役是一个长期过程,整个程序可能持续几十年,没有确切的期限,因而工程十分复杂。虽然Yves Marignac说这是一个“复杂的问题,况且拆解阶段根据不同设施等级而各不相同”,但我们还是可以区分出三大阶段:第一阶段,彻底关闭反应堆,移除燃料,排空管道,拆除没有核辐射的设施。接下来是部分拆解阶段。拆卸除核岛以外的所有设备和建筑,把核岛置于监测之下。

按照法国国家放射性废料管理机构(Andra)制定的等级对场址废料进行归类,主要分为极低放、低放、中放或高放,短寿(半衰期低于30 年)或长寿(半衰期高于30 年)。如有可能,这些废料接下来会被送往相应的处置场。Morvilliers 处置场接收极低放废料,而Soulaine 处置场接收短寿中低放废料。至于其余的废料,运营单位只能尽其所能进行处置。最后是彻底拆解阶段。彻底拆除核岛、放射性材料和设备,清理产生的废料。目前,还没有任何一个核退役工程达到这一阶段。位于阿登地区(Ardennes)的舒兹核电站(Chooz)是法国电力集团旗下最早退役的核电站,但它要到2017 年才进入最后阶段。在各个阶段,核安全局会监管、研究、通过以及颁布相应的核安全规范。

技术困难重重

位于阿登省、临近法比边境的舒兹核电站建于1960年,压水反应堆位于地下。

每座核设施在整个运行期间经历了不同的变化,因而拥有各自独特的历史。核退役会毫不留情地揭露它们的历程,使运营过程中的各种做法,不管好坏,都暴露出来。放射性独立研究与信息委员会主任Roland Desbordes不客气地指出:“从技术层面来说,困难很大,因为无辐射和有辐射完全不同。所有核设施都有自己的历史和特点。大多数运行正常,但有的出现了一些事故。也就是说核辐射并没有被封堵在一开始出现的地方,在周围的建筑、土壤甚至含水层中也能发现它的踪迹。这就会产生问题,随着拆解工程的进行,越来越接近核岛,我们不知道将会发现什么,疑虑很深。”Laurence Piketty 承认:“很难精确描绘安全壳内的辐射情况,干扰太多了。无法了解辐射的实际情况,所以只能前进,继续拆卸,不断梳理,弄清楚拆解情形。所有这一切都是慢慢形成的。”

法国核能起源

建于1976年的克雷伊斯·马尔维尔核电站,里面是Superphénix反应堆。

在法国,对核能的历史性选择首先是因为政治,它的第一使命是军事。戴高乐将军于1945年发起创立了原子能与可替代能源委员会,它的职责是进行“科学技术研究,推动原子能在科学、工业和国防等不同领域的应用”。与此同时,民用原子能科技也得到了发展。1952年后,法国开始发展核电,出现了一大批使用天然铀石墨气冷堆技术(UNGG)、轻水堆或重水堆的所谓第一代核电站。1960年代,首个压水反应堆在舒兹建成,之后该堆型被沿用。1973 年石油危机之后,开始大规模实行二代核电建设计划,进而开启了能源独立和原子能时代。整个法国跃跃欲试,各派政客欢欣鼓舞,工业家摩拳擦掌。短短十年间奇迹般地诞生了58 个反应堆,构成了法国如今的核能园区。这些反应堆的平均寿命为三十至四十年,所以到了1990 年代末,核退役问题变得十分切实。

在这之前,核工业用科研基地和小型反应堆初试身手,但这些经验还不足以支撑庞大的核退役工程。然而,有了第一次成功经验,核工业开始加速发展,希望趁机向世界证明其强大的掌控力。他们对“恢复绿地”的说法深信不疑。“一开始,核退役被说成是一件很简单的事,”Roland Desbordes 说道,“会造就会拆。他们甚至发明了‘拆解’一词。回顾当初,看看他们所说的,再看看今天的情形,很有意思。”

返回 国际电力网 首页

能源资讯一手掌握,关注 "国际能源网" 微信公众号

看资讯 / 读政策 / 找项目 / 推品牌 / 卖产品 / 招投标 / 招代理 / 发新闻

扫码关注

0条 [查看全部]   相关评论

国际能源网站群

国际能源网 国际新能源网 国际太阳能光伏网 国际电力网 国际风电网 国际储能网 国际氢能网 国际充换电网 国际节能环保网 国际煤炭网 国际石油网 国际燃气网