芬兰乏燃料处置方案最新探索

芬兰有四台核电机组在运。Olkiluoto核电站3号机组也将很快投入运行。核电运行会产生放射性废物，必须进行处理，以保证现在及将来不会对环境造成破坏。

Posiva公司在芬兰乏核燃料最终处置设计、研究和开发方面有数十年的经验。Posiva公司最终处置设备部门经理Jarkko Stenfors表示，其它国家都还未进行过乏燃料处理，乏燃料通常被保存在临时储存设施或容器中。芬兰是世界上第一个对乏燃料进行最终处置的国家。

乏燃料的最终处置地点位于地下。首先使用专用钻孔机在已挖好的隧道中钻孔。钻孔机目前正在制造中，将于2022年进行产前测试。在处理孔底部安装粘土块之后，才能开始地下处置工作。粘土块可防止水在储罐周围移动并保护储罐免受小岩石运动的影响。

使用专用储罐转移安装车(KSAA)将罐从装载站转移到处理隧道，并将其安装在处理孔中，其控制精度为毫米级。 一旦储罐放置到孔中，孔的上部也将填充黏土块，隧道被粒状黏土填充。隧道回填可以防止水在隧道中流动，并将缓冲材料固定在适当的位置。当整个处置隧道充满粒状黏土材料时，在其末端浇筑厚混凝土层。直到所有乏核燃料都已在Olkiluoto基岩中安全处置。在此之后，所有通往处置场所的隧道和竖井将被关闭，地面上的建筑物也将被拆除。

设备

KSAA是世界上第一个乏核燃料储罐转移安装车，由咨询公司Comatec设计。Posiva和Comatec已合作十余年。Stenfors视Comatec为“皇家供应商”，Comatec已经设计了几个原型设备进行测试。目前正在设计最终的设备。

乏燃料储罐是带有球墨铸铁插件和铜壳的大型容器。处理4台在运机组和目前正在调试的第5台机组的乏核燃料，将需要大约 2800个储罐。最终的处置工作将持续大约一百年。

严格的安全要求&有限的操作空间

KSAA属于是核安全SC3级设备。因此其设计必须遵守非常严格的安全要求。Posiva必须满足芬兰辐射和核安全局的监管指南中列出的数千条安全要求。

储罐的设计考虑了单一故障问题。这意味着如果任何单一组件发生故障，储罐的安全性不得受到损害，并且必须能够将储罐恢复到安全状态。在运输过程中，储罐将被放置在辐射屏蔽装置内，从而将其隔离并保护设备附近的工作人员。

按照规划，将设置一百多条处置隧道，总长约42公里，占地约3平方公里。另一个主要挑战是如何使设备在有限的地下空间内发挥作用。

KSAA的电力传输系统进一步提高了安全性。电池组不会排放废气，确保了职业安全。KSAA也不需要油箱，降低了火灾风险。Stenfors表示，该电池组使用以防火安全为关键属性的电池化学成分，电池严重起火的风险几乎不存在。它已获准用于地下处置过程。

电池组容量必须保证车辆可以完成单次储罐处置工作。KSAA重达一百多吨，将在地下采用遥控方式。控制目标是让KSAA在不接触任何墙壁的情况下沿着最佳路线自主移动，并在遇到意外障碍时停下来。但仍然会有人从控制室对设备进行监控。

由于生产成本的增加将直接影响电价，Stenfors表示还希望进一步提高设施的自动化程度。如果能够在整个百年运营过程中减少所需人工成本，将为整个芬兰社会实现重大节约。

创新

KSAA是一项重大创新，因为它在必须满足如此多需求并且有限的空间内工作。KSAA同时具有包含所有主要功能的“创新链”，它可以改变组件并对不同的功能进行修改。 KSAA设备和项目的详细设计将于2021年夏季完成。新冠疫情使该项目面临挑战。然而，工程师能够远程办公、完成3D模型的检查并参加项目会议。