芬兰翁卡洛核废料储存库试运行

芬兰在试运行中取得了重大进展，该试运行将展示在奥尔基洛托岛的翁卡洛(世界上第一个永久性地质处置库)安全处置乏核燃料 (SNF) 的整个过程。自 9 月初以来，核废料处理专家 Posiva 已成功封装并储存了首批三个装满非放射性测试元素的罐子。试运行是处置设施调试的关键部分，预计将在明年结束，为实际处置活动开始铺平道路，可能在 2025 年或 2026 年开始。

翁卡洛核电站前身是一座地下研究设施，自 2004 年 6 月以来，经过四十年的现场调查，该核电站的建设工作一直在进行中。芬兰政府于 2000 年原则上批准了核电站的建设决定。2015 年，在完成详细设计和概念阶段后，政府向 Posiva(一家由 Teollisuuden Voima Oyj (TVO) 和 Fortum Power and Heat Oy 组成的合资企业)颁发了建设许可证。Posiva 于 2021 年 12 月提交了运营许可证申请，预计今年将获得批准。

芬兰深层地质储存库工程

昂卡洛核处置库的深度为 400-430 米(m，约 1,312-1,411 英尺)。该公司表示，它由“一条螺旋形通道、四个垂直竖井(人员竖井、罐竖井和两个通风竖井)、隧道和技术室”组成。该场址的一个关键特征是封装工厂，在这里，乏燃料将被安全地密封在处置罐中。该工厂于 2019 年开始建设，其设计借鉴了“世界各地设计的燃料加工厂的经验”，Posiva 指出。

当最终处置作业开始时，SNF 将从临时储存处转移到封装工厂，在那里它将被装入铜和球墨铸铁罐中，这些罐子设计用于容纳芬兰沸水反应堆 (BWR) 和压水反应堆 (PWR) 的乏燃料，总计 6,500 吨铀。在封装工厂的地下室内，燃料将被装入大约 3,250 个罐子中，这些罐子位于一个屏蔽严密的燃料处理室中，该处理室的混凝土墙厚 1.3 米。然后，每个罐子将充满氩气，用钢盖密封，顶部盖上铜盖，通过摩擦搅拌焊接固定——采用与瑞典放射性废物管理公司 Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) 合作开发的 KBS-3 方法——并严格检查接头的完整性。

密封后，罐子将通过专门的升降机下降到结晶基岩 430 米深处，然后运送到 8 米深的沉积隧道中，隧道周围是膨润土，以便永久储存。目前，封装工厂的废物将首先转移到 TVO 现有的低级和中级废物 (LILW) 处置库，直到建造专用的 LILW 处置库。

1. Posiva 在其最后一个乏核燃料 (SNF) 处置设施 Onkalo 进行的试运行完全由辐射屏蔽设施中的远程控制。SNF 被放置在由铜和球墨铸铁制成的最终处置罐中。这一过程在燃料处理室中进行，该处理室的混凝土墙厚约 1.3 米。图片来源：Posiva

试运行于 8 月 30 日开始，是一项全面的大规模测试，旨在使用模拟 SNF 的非放射性测试元件验证 SNF 处置的整个过程(图 1)。它将需要储存四个主罐和一个备用罐，它们将储存在约 70 米的沉积隧道中，并用最终塞子密封。Posiva 表示，通过进行试运行，它将评估其系统的准备情况、远程控制操作的精确度以及设施的整体安全性。该公司还将测试紧急情况，例如将损坏的罐子打捞回地面。

Posiva 生产总监 Karri Osara 表示：“我们确保我们的设备、系统、组织、专业知识以及程序和指南能够作为一个整体无缝协作，以便我们能够展示全面、安全地开展处置作业的能力。”

截至 10 月 17 日，Posiva 报告称，前三个罐已成功转入封装厂的储存设施。试运行从组装测试罐开始，并将测试桶从 TVO 的临时储存设施沿受控路线安全运输到 Posiva 的封装厂，采用的程序与常规乏燃料转移计划的程序类似。“前两次封装仅使用重物进行。在第三次试验中，看起来像实际燃料的元素被装入罐内，”该公司表示。

然而，该公司在开始第四个容器的加工之前暂停了试验，以“对设备进行调整和额外测试”。试运行的下一步将是开始在 Onkalo 的地下设施进行活动，以测试在基岩中挖掘出的最终处置库的运行情况。

乏核燃料管理的全球挑战与创新

芬兰对 Onkalo 设施的战略性开发为全球核工业树立了典范，该行业长期以来一直在努力解决 SNF 管理问题。尽管废物管理仍然是许多关于核能的争论的核心，但根据国际原子能机构 (IAEA) 的数据，目前 31 个国家/地区运行的 400 多座核反应堆产生了约 430,000 吨乏燃料。它指出，大约 30% 的乏燃料已经经过再加工以供回收，其余的“安全地储存在湿式或干式储存系统中，最终将处置在地下储存库中或用于未来的回收”。

国际原子能机构在 2024 年 6 月召开的一次会议上表示，在脱碳的推动下，包括小型模块化反应堆在内的新反应堆浪潮即将到来，需要更加协调一致的努力来解决 SNF 管理责任和其他后端责任。该机构指出，开发深地质储存库是一个漫长的过程，经常受到社会和监管障碍的阻碍，这使安全长期储存的时间表变得复杂。它表示，有效的 SNF 管理策略需要大量持续的资源、纳入新兴技术的灵活性以及坚实的框架来维持跨代知识转移并确保储存系统在实施最终处置解决方案之前保持可行性。