全球核电厂退役潮——如何回收核电站?

从意大利的角度来看——1987年意大利全民公决后开始弃核——核电厂退役已是陈年旧事。然而，从全球角度来看，核电厂的退役大潮才刚刚开始。

1、核电厂退役潮

全球大部分核电厂都已经迈入老龄化。据2020年中期数据，全球共有440座在运反应堆，分布在全球30个国家，其中美国95座，法国57座，中国47座。

这其中，有270座电厂已运转30年以上。当考虑到除最新一代核电厂外，核电厂最初设计使用寿命约为30年，你就会明白眼前问题的严重性了。

国际原子能机构(IAEA)的专家向我们提供了一些更为精确的数据：“20个国家的190多个反应堆处于关闭状态。其中，17座反应堆已经全部退役，而更多的反应堆正接近退役的最后阶段。到下一个十年结束时，可能还会有多达100座反应堆被关闭并退役。”

换句话说，不管我们是否继续发展核能，我们必须开始处理第一批核电厂的退役问题。 实际上，放射性废物问题在所有问题中只占很小一部分(5%)，而大部分核电厂不危险的部分都可以回收，用作其他用途。这在核退役领域也打开了循环经济的大门。

2、意大利核退役循环经济

“组件回收和再利用做法，在核领域其实并不新鲜。在人们开始谈论循环经济之前，他们从上世纪90年代就开始应用了，”负责拆除意大利退役核电站20多年的索辛公司(Sogin)放射性废物部门负责人弗拉维亚诺·布鲁诺(Flaviano Bruno)说。

1987年公投后，意大利是世界上最早面临核退役问题的国家。

按照国际公认的“推迟退役”做法，特里诺(Trino)、考尔索(Caorso)、拉丁(Latina)和加利格里阿诺(Garigliano)的四个发电厂，鲍斯高马冷格(Bosco Marengo)核燃料生产厂，萨卢贾(Saluggia)、卡萨恰(Casaccia)和罗通德拉(Rotondella)的核能研究和后处理厂立即被安全储存或被保护性看管。 直到1999年，索辛公司介入后，才开始了所谓的“加速退役”。

如果你想想意大利核退役的悠久历史——官僚障碍，领导层变化，NIMBY(“不在我后院”)综合症和政治家逃避责任问题，“加速”这个词听起来有点讽刺。

这种拖延应与放射性废物管理的时间框架非常长相比较，即低放射性废物处置场(如最近讨论的国家处置库)的设计期限应为数百年，而地质处置库必须适合将废物保存数千年。

撇开放射性废物不谈，全球一直在努力按照2001年IAEA起草的一份文件确定回收可重复使用材料的标准化做法。

随着人们对循环经济的日益关注，2019年，索辛公司凭借自身积累的经验，与IAEA合作组织了一次关于核电厂退役循环实践的研讨会，为来自欧洲和日本各地的专家提供了一个研讨机会，同时也是循环经济正式进入核电领域的一次机会。

3、拆除核电站能回收什么?

首先需要明确的是“从核电站退役的材料中，只有5%含有放射性，”布鲁诺解释说，“剩下的垃圾中，约90%可以回收或再利用，另外5%作为常规垃圾处理”。

大部分退役材料是混凝土和金属。少量其他材料，尤其是塑料，处理比较困难。主要原因是，塑料不仅只有一种，而且每种塑料有不同的处理要求。更不用说有些工厂已经很老，用过的塑料更加难以处理。布鲁诺说，除此之外，这些废料数量也较低，无法实现规模经济。不过，我们一直努力进一步提高回收率。

据索辛公司估计，意大利核电站和核设施的退役将从中回收100多万吨材料。

布鲁诺解释说：“在考尔索，2014年拆除“废气建筑”(编者注：指气态废物在排放大气前进行处理的地方)产生约7000吨混凝土，可以将这些混凝土转化为二次使用原材料，作为坑土填充在附近。

“总的来说，在考尔索工厂整个退役过程中，公司预计将从32万吨材料中回收30万吨，回收率达93%。”

另一个例子是拉丁工厂保温用岩棉的管理。

布鲁诺说：“一部分岩棉被回收，污染部分则用超级压机处理。190平方米的材料：其中120平方米回收，其余70平方米被压实成10多平方米。” 将放射性废物体积压至最小，实际上是核退役的一项基本原则：考虑到与放射性废物的安全处置相关，寻找储存地点困难(在欧洲，目前只有芬兰和瑞典在建一个永久性地质储存库)，它们必须占用尽可能少的空间。

4、放射性与安全

 回到可回收材料的话题，当谈到应用于核领域的循环经济时，首先产生的疑问当然是安全。

实际上，这只是一个外行的疑问，因为对内部人士来说，相当明显的是，“释放”的物质必须经过严格的检查，以核实其放射性水平。这个过程实际上在开始拆卸过程之前就已经开始了。

布鲁诺解释说：“为了准确理解如何管理所有的物料流，我们进行了初步分析和化学-物理、放射特征研究。 事实上，有必要采用一定的方法将放射性废物从“常规”材料中分离出来。

一旦我们拆开一个部件，如果我们知道它可以被回收，它将被分开管理，以避免交叉污染。材料分离已经在物料层面进行单独存储。将物料分开，以便能够按照使用方式管理材料。”

5、回收与再利用

 一旦材料被安全地收集起来，在什么地方重复使用?这些取决于各国现行的标准和法律。

“例如，在意大利，无条件收集或自由回收是强制执行的，”布鲁诺指出，“这意味着，辐射控制系统中产生的、可回收的物质可以在没有使用条件的情况下重复使用。”

事实上，退役公司的责任甚至超出了废料回收的那一刻。 “对于金属，根据法律，索辛公司负责到冶炼厂重熔。冶炼厂必须将我们提供的金属稀释10倍，然后向我们发回一份证明程序正确的证书。”

只有这样，回收的金属才能真正自由地重新进入生产周期。 尽管在这些材料的管理方面存在着欧洲和国际标准，但国家法律高于一切，因此即使在邻国之间，管理上也存在着很大的差异。 例如，在法国，不允许从退役电厂回收材料。对于一个70%以上电力来自核能的国家来说，为了让公众舆论放心，决定将退役产生的所有材料全部封存似乎是明智的。

“事实上，”布鲁诺说，“大多数材料并不危险。” 相反，德国在回收标准上比意大利更为广泛。德国允许无条件回收“清洁”材料，同时，对受轻微污染(意大利不会释放)的物质，在不同级别和特定工业领域有条件使用。”

一般来说，这些都是轻微污染的金属，在核领域仍重复使用。 如果核退役本身已经是一个充满困难的领域，那么核退役后的材料循环也是困难重重。 美国在一些管理方面与欧洲存在差异，主要是由于国家的地理结构的不同：美国的许多电厂都在沙漠地区，或者无论如何远离居住中心，因此他们的做法可以更“宽松”。 对于人口密度很高的欧洲来说，物资管理更为精细，因为它必须始终考虑到对当地领土体系的影响。

6、退役循环经济的未来

说到意大利，往往在国家废物管理系统方面存在着各种问题，正如布鲁诺所解释的：“我们的问题主要在废物收集中心，通常比较难以确定理想地点。寻找收集中心时，必须考虑经济成本问题。如果能在国家一级建立一个更广泛和结构更为完善的制度，收集中心的确立将会更为高效。”

“旧设施的设计和运行很少考虑到这个问题，因此接下来的退役潮带来了各种挑战，”IAEA可再生能源问题调查专家解释说，“另一方面，从退役、废物管理和循环经济的角度出发，目前正在规划新的核电厂，这给创新方案提供了思路。例如，反应堆建筑部件可以模块化建造，以便更容易拆卸，或使用更容易净化的建筑材料。”

当然，与其他行业领域进行循环经济方面的交流也将有助于核能退役。

IAEA评论说，石油天然气行业、常规拆除行业等在技术可行性、成本评估、风险评估等方面提供了宝贵经验。这些经验可用于复杂项目管理，包括远程处理、机器人技术和数字化，这些都可以用到核工业相关部门。新的数字技术应用，例如，3D物理和放射性测量能够支持建筑物信息管理以实现退役的循环经济。

2019年在索辛公司的第一次国际研讨会之后，IAEA将在2021年以网络研讨会的形式组织另一个国际讲习班。 简而言之，人们对循环经济的兴趣很高，即使是在核领域。因为除了重要的资源回收外，最大限度地回收利用，意味着尽量减少废物，从而至少在数量上减少核废料问题。

同时，人们也在关注正在进行的利用废旧核燃料棒的科研项目，不过这就是另外的故事了。