美俄钚生产堆退役

反应堆是战后的重要组成部分，在核军备竞赛中用于生产钚。作为武器计划的一部分，世界各地建造了多个反应堆。如今，核工业正在努力退役这些历史遗迹。

20世纪40年代末、50年代和60年代的核军备竞赛导致美国和俄罗斯都建造了专门用于生产钚的反应堆。在美国，华盛顿州里奇兰附近的汉福特场址建造了九座石墨慢化堆，南卡罗来纳州的萨凡纳河工厂(SRP)建造了五座重水堆。俄罗斯建造了8座铀石墨生产堆，其中3座位于热列兹诺戈尔斯克的采矿和化学联合体(MCC)，5座位于塞韦尔斯克的西伯利亚化学联合体(SCC)。上述反应堆现已关闭，处于不同的退役阶段。

1.美国

汉福特场址

在汉福特，B反应堆于1944年开始运行，是世界上第一个生产反应堆。在接下来的十年中，D、F、DR、H、C、K西反应堆和 K 东反应堆也相继投入使用。到1970年，这些反应堆全部关闭。1963年，第九座反应堆N建成，这是美国唯一一座同时发电的生产堆，一直运行到1987年。

除一个反应堆外，汉福特的所有钚生产堆目前均已安全封存，以便放射性物质在未来几十年内衰变。周围的结构已被拆除掩埋，需要清除数百吨石棉、混凝土、钢材和受污染的土壤。水泵和管沟以及辅助建筑被挖出并夷为平地。剩下反应堆堆芯和屏蔽，被密封起来，并在上面建造了倾斜的钢结构屋顶，以吸收雨水。C堆的封顶工程于1996年开始，1998年完工。随后，D堆于2002年封顶，F堆于 2003年封顶，DR堆于2004年封顶，H堆于2005年封顶，N堆于2012年封顶。K东部堆于2022年竣工。

B堆于1992年被列入《国家历史名胜古迹名录》，并于2008年被国家公园管理局指定为国家历史地标。2015 年，它与橡树岭和洛斯阿拉莫斯的其他遗址一起成为曼哈顿工程国家历史公园的一部分。

萨凡纳河场址

萨凡纳河工厂的五个反应堆使用重水而不是石墨进行慢化，旨在生产氚和钚。第一个反应堆(R堆)于1953年开始运行，随后类似的P堆于1954年开始运行。R堆和堆是五个反应堆中最大的。同样于1954年开始运行的L堆和K堆代表了下一代反应堆，而1955年开始运行的最后C堆则代表了第三种反应堆。R堆运行了十年，于1964年关闭。1968年，L堆关闭，但经过整修后于1985年重新启动，取代了因热交换器多次泄漏而于1986年关闭的C堆。K、L和P堆于1988 年全部关闭，次年萨凡纳河工厂更名为萨凡纳河场址(SRS)。 K堆于20世纪90年代初进行了翻新，并于1992年短暂启动，但几乎立即关闭。

目前，P堆和R堆设施已永久退役。到2011年底，它们已完全灌浆永久密封，也就是就地退役(ISD)，从而避免了每个反应堆产生和处置约13.7万吨受污染碎片所带来的潜在危害和成本。能源部表示，建筑物的放射性污染、高度、宽大的地下室和厚厚的混凝土墙使这项工作变得复杂而困难。广泛的规划和危险分析确保了就地退役的安全完成。每个反应堆就地退役项目的实际全额费用约为7300万美元，远低于约2.5亿美元的全面拆除估算费用。

2012年，承包商完成了约1700卡车混凝土在C堆建筑内的浇注工作。反应堆巨大的地下拆卸池需要超过280万加仑的灌浆，以永久密封该区域。在对该区域进行灌浆前，承包商萨凡纳河核解决方案公司必须通过蒸发工艺清除约200万加仑的水。该设施的其余部分原计划予以保留，但2015年，能源部表示，由于设施老化、霉菌破坏、水渍以及25年来缺乏维护，计划将其退役。

L堆和K堆目前均用于其他用途。L堆用于贮存使用过的核燃料，预计将持续到2034年。K堆经过改造后用于贮存钚，这些钚原本打算供已取消的混合氧化物燃料制造设施使用。

2.俄罗斯

俄罗斯共有五个工业铀石墨钚生产堆在SCC运行：I-1、EI-2、ADE-3、ADE-4和ADE-5。第一座(I-1)于1955年启动，随后于1958年启动了EI-2。它们共同组成了第一座两用核电站，既能生产武器级钚，又能发电(100MWe)。20世纪60年代，SCC又有三座两用反应堆投入运行：ADE-3(1961年)、ADE-4(1964年)和ADE-5(1965年)，发电量增至600 MWe。

西伯利亚化学联合体

根据俄罗斯与美国达成的停止生产军用级钚的协议，I-1反应堆于1990年关闭，EI-2于1991年关闭，ADE-3于1992年关闭。由于ADE 4和ADE 5还为该场址提供电力，因此一直运行到2008年。SCC于2010年成立了铀石墨反应堆退役实验示范中心(UDC UGR)，与俄罗斯科学院的主要研究中心合作，开发了一种独特的退役技术，即用天然粘土混合填满所有反应堆腔。

2015年，政府委员会正式确认EI-2堆的退役工作已经完成。原本预计SCC其余四个关闭反应堆的退役工作将耗时五年左右，但这一时间被延长了一年。2021年，俄罗斯国家原子能公司与UDC UGR签署了一份国家合同，后者的任务是拆除和分割受辐射污染的设备和管道，以及ADE-5子反应堆空间的混凝土浇注。这项工作预计需要两年时间。

在施工过程中，ADE-4和ADE-5反应堆第一和第二回路的约1500吨设备和管道被拆卸和破碎，装入集装箱并放置在专门准备的暂存场地。部分被拆除的管道去污后作为废金属回收利用。

ADE-5子反应堆空间混凝土浇注进行了大量的准备工作：组织了混凝土卡车和混凝土泵安装场地的通道，在墙壁和层间地板上修建了人行道和露天开口。在准备混凝土浇注期间，拆除了107吨设备和金属结构、约8吨塑料和2吨多电缆。在为反应堆腔浇注混凝土时，使用了含有防水添加剂的重型混凝土。反应堆底部总共需要2500多立方米混凝土。工程采用了全俄电力工程技术科学研究设计院(VNIPIET)开发的“就地埋葬”方案。

采矿和化学联合体

除了在SCC建造的三座石墨铀反应堆外，还在热列兹诺戈尔斯克的MCC建造了另外三座反应堆。第一个AD堆于1958年在MCC投产。第二座ADE-1反应堆于1961年启动，原本也打算用于发电，但由于热电联产厂(CHPP)尚未完工，因此一直未能实现。ADE-2在CHPP 建成后于1963年12月开始运行。所有三个反应堆都建在地下，使用叶尼塞河的冷却水。

1992 年，MCC的AD和ADE-1反应堆关闭。MCC一直是开发新技术和设备以清理核遗产的关键所在。2015年，随着AD的混凝土浇注，实际工作在这里开始，2020年，ADE-1的混凝土浇注工作开始。退役工作包括建造必要的基础设施、回取和处理放射性废物，以及在反应堆地下部分周围建立安全屏障，即石墨砌体的定位。

这一过程包括在每个反应堆铺设8 700立方米混凝土和37430立方米粘土材料的屏障。此外，还设置了额外的安全屏障，而且由于反应堆建在地下，因此还有可靠的岩体提供天然保护。拆除产生的废物量极少，这意味着无需建造新的放射性废物贮存设施。2010年，MCC的专家为这项技术申请了专利。相比之下，SCC反应堆的退役带来了更为复杂的废物处理问题，因为它们并非建在地下。

ADE-2是俄罗斯2010年关闭的最后一座两用钚生产反应堆。它为热列兹诺戈尔斯克和附近地区提供热能和电力，这是它在1993年后的主要功能。2021年，ADE-2反应堆结束了它的历史，成为一座核工业博物馆。