世界各国核电厂退役的现状、经验做法及面临的困难和挑战

宋英明，邹树梁，周剑良，马志强，张淮超

（南华大学核科学技术学院，衡阳 421001）

世界各国核电厂退役的现状、经验做法及面临的困难和挑战

宋英明，邹树梁，周剑良，马志强，张淮超

（南华大学核科学技术学院，衡阳 421001）

随着核电成为我国能源多元化策略的重要组成部分，核电厂退役的重要性不言自明。虽然我国目前运行的核反应堆并不多，距离大量核电厂正常退役的时间尚早，但是随着核电发展，将来不可避免地要面临大规模的退役问题。本文在文献调研的基础上分析了国际上核电厂退役有关过程、目标、监管、公众的接受能力、费用、废物等方面的经验做法及面临的困难和挑战。

核电厂；退役；辐射安全

未来十年内，全世界范围内将会有80余座民用核反应堆面临关闭。尽管其中某些会延寿，但最终还是会退役。

尽管多年来在核电发达国家有多座民用核反应堆陆续安全退役，但仍然有必要提出疑问：退役有多安全？像德国那样计划关闭全国所有的反应堆又会带来怎样的影响呢？对于日益增长的待退役的核电厂，各国有没有必要掌握专业技术和建设相关的基础设施呢？退役又需要多大的花费呢？本文针对国际上核电厂退役的目标、公众接受能力、放射性废物分类与处理、经费预算、过程监管等方面的经验做法和挑战进行了调研分析，以期对我国核电厂的退役工作有所帮助。

1 退役目标

退役是指在寿期末对不同类型的核设施和厂址的安全管理。退役需要处理的民用核设施包括：核电厂、核燃料加工设施、实验堆、铀浓缩工厂、放射实验室、铀地质和铀矿冶设施等。当然，核动力潜艇、核动力船（包括核动力航母和核动力破冰船）等军用核设施也需要退役，但民用核反应堆是未来退役增长最大的领域［1］。

对于核电厂的退役，关闭核反应堆只是退役的一部分，退役工作从移除高放乏燃料开始，以清理所有设施或厂址包括受污染的土壤和地下水结束［2］。退役包括拆除建筑物和其他结构以及堆芯周围具有放射性的部分，也包括为了能够安全地存放和清理现场的建筑材料（主要是钢筋混凝土）而进行的处理、包装和运输。每次退役都面临特别的技术挑战和对人类、环境带来的风险。

退役的安全目标是要保证公众的安全和环境不被污染，尤其要控制核电厂关闭后和退役过程中可能存在的放射性潜在危险，并且减少其对未来造成的负担，负担包括退役过程中潜在的辐射危险、设施监督和环境管理。这意味着退役过程中必须遵循国际原子能机构（IAEA）、国际辐射防护委员会（ICRP）等机构的标准和相关法律法规［1］。

在退役过程中，必须严加控制在进行核设施去污、切割、拆除、处理等工作时辐射对工作人员、公众、环境造成的危害。此外，在退役过程中所产生的放射性废物的量应在满足安全标准、技术可行、经济可接受的前提下保持在尽可能低的水平。退役计划的制定、退役方法的选择应当以最优化分析为基础，力求以最小的代价、最少的花费达到最好的退役效果。

2 核电厂退役现状及趋势

截止2012年底，全世界分属19个国家核电厂的138座反应堆已经关闭，其中美国28座，英国27座，德国27座，法国12座，日本9座，俄罗斯5座［3］。目前完成退役的只有17座。退役是一个复杂的过程，需要经历很多年。例如英国在2011年首次成功退役了位于塞拉菲尔德（Sellafield）的一座反应堆，该堆已于1981年关闭［4］。

预计全世界已关闭但还没有退役的核反应堆数量会有所增加，待退役的军用堆和实验堆的数量也很可观。通常民用堆的设计寿命是30～40年，这类堆中有138座运行超过了30年，24座超过了40年。目前正在运行的民用核反应堆的平均年龄为27年左右［3，5］。很多民用反应堆在到达设计寿期后也会继续运行。尽管一些反应堆已获取延长60年甚至80年的运行许可证，但所有的反应堆总有一天会面临退役，届时产生的放射性废物需要安全地清除和管理［6，7］。

3 核电厂退役面临的挑战

一些国家随着核电厂的加速关闭和退役，缩短整个计划和减少成本的压力在不断增加；另外很多国家缺少或没有相关经验，废物处理能力不足。经验有助于发展相关技术、减少成本；此外如果没有适当的监管，随着退役工作的进行，放射性污染物向环境和人群释放的危险就会增加。

核电厂退役中产生的大部分废物是放射性不受限制废物，以德国格赖夫斯瓦尔德核电厂为例，退役过程中的放射性不受限制废物约占70%，如图1所示。

图1 某核电厂退役中产生的总废物量Fig.1 The totalamountofwaste generated in thenuclear power p lant decomm issioning

退役过程中一个至关重要的部分是要把放射性和非放射性材料分离，根据材料的放射性的污染程度采取不同的处置方式，从而尽可能降低废物数量，同时使钢、铝以及块石混凝土的回收率最大化，以便重新使用。一些材料需要在现场拆除、去污。拆除过程中为了保证工人的安全使得退役工作更加困难。例如，运输放射性液体的钢管周围包裹着大量没有放射性的混凝土，拆除时，要么将受到污染的钢管分开移除，要么将其隔离开来［8］，这使得退役工作更加复杂。

4 公众对核电厂退役工作的接受能力

公众的接受能力对核能未来的发展是至关重要的，民众的接受能力和技术一样是决定性因素。尽管退役能恢复被破坏的土地并使之可以重新利用，但仍可能会遭到周围民众的反对［9］。

虽然业内人士能够欣然接受，但一些决策者还是害怕公众的反对。英国核退役局就采取了更多开放性的方法向公众宣传，事实证明是成功的［10］。在美国，主持梅溪（Plum Brook）实验堆退役工作的美国国家航空和宇宙航行局（National Aeronautics and Space Adm inistration，简称NASA）通过在社区工作站、网页、视频进行宣讲以及邀请媒体参观反应堆并在公众开放日回答公众对退役项目关心的问题，使得退役工作在当地获得了支持［11］。2000年，美国核管会创立了利益相关者信心论坛（Forum Stakeholder Confidence，简称FSC），旨在分享放射性废物处置设施的相关处理经验。这种创新的方式维持了与民众间的建设性对话，使得中央、地区政府在决策过程中增强了信心［12］。

小学数学教育信息化是新时代教育的必然选择。当下，部分教师素质较低，与学生沟通能力较差，对于小学数学教育信息化的理念和方法，并没有较好地理解，以至于在教育的效率和质量上，都没有获得良好的提升，最终产生的教育问题较为显著。此种情况下，小学数学教育信息化的策略部署，必须按照科学、合理的模式来进行，对于多方面的问题和不足进行积极的弥补，促使未来的教育工作水平能够获得更好的提升和进步。

5 退役经费预算

退役的花费非常高，其费用取决于堆型、位置、废物处理设备的有效性、未来厂址的用途以及退役时反应堆和厂址的条件。以某典型压水堆核电厂为例，退役成本主要包括低水平放射性废物处理、劳动力、能耗等，其所占比例如图2所示。虽然退役费用的估算方法已经改进，但是根据非常少量的已报道的数据来看，花费是非常大的［13］。

图2 某典型压水堆核电厂退役成本构成Fig.2 The com position of the decommissioning costs for a typical PWR nuclear power plant

退役的花费在核电厂运行费用中所占比重很大，但却只占其运行超过40年总收入的很少一部分，某典型压水堆核电厂退役过程中的各项费用如图3所示。在美国，一座核电厂退役的花费大约5亿美元，占其建造费用的10%～15%［1］。法国预计布雷尼力（Brennilis） 核电厂（从1967年运行到1985年）的退役费用占其建造费用的59%，但在2001～2008年中，预计花费上涨了26%，接近5亿法郎，相当于最初预算的20倍［14］。在英国，政府对退役工作的财政拨款从1970年的200万英镑增加到了1990年的95亿英镑，2001年又涨到了573亿英镑［15］。很明显，退役的实际花费有时比预算多得多。随着经验的积累，这种不确定性会降低，花费也会下降。

图3 核电厂退役过程的相关费用Fig.3 The related fees of nuclear power p lant decomm ission ing process

很多国家按照“谁污染，谁治理”的原则，将退役资金留给核电厂的业主来出。然而政府有责任确保核电厂运行时得到充足的收入来支付昂贵的甚至不可估计的费用。而且资金还可能受到财政危机的影响。因为投资不会达到预期回报，所以无论如何政府都倾向于做最后一个资金提供者［16］。

6 放射性废物处理

核电厂运行过程中，反应堆中产生的放射性核素的半衰期从数秒到数百万年不等。产生的放射性废物必须安全处理。对于放射性废物的储存和处理，按其放射性活度高低和核素半衰期长短分为4种类型：极低放射性废物、低放射性废物、中放射性废物和高放射性废物［17］，见表1。

核电厂退役过程中产生的大量废物是极低放和低放废物，主要由拆除的核电厂废物、作为放射性废物的混凝土和剩余结构材料等构成，如图4所示。退役产生的高放废物主要是反应堆压力容器。因为反应堆所产生的放射性同位素大多数具有较短的半衰期，所以在初期放射性废物的辐射水平会快速降低。到50年后，大多数退役废物的辐射水平只占初期的很小一部分。

在核电厂退役和处理废物时，人员受到的辐射几乎都来自β和γ射线，退役带来的危险几乎都与暴露在这两种射线中有关。图5给出了核电厂退役拆除活动中人员所受剂量来源分布。因为退役过程中大部分废物都是固体，所以在拆除过程中只有当放射性尘埃释放在环境中时，才会对公众产生影响。

表1 IAEA放射性废物分类及其处置方法Table 1 Radioactivewaste classification and itsdisposalmethodsaccording to IAEA

图4 核电厂退役中产生的放射性废物构成Fig.4 Radioactivewastegenerated in nuclear power p lan t decomm issioning

图5 核电厂退役拆除活动中人员所受剂量分布Fig.5 Distribution of theworker dose in nuclear power plant dismantling activities

从运行反应堆中移除的乏燃料大部分会由高放射性物质变成高放射性废料。一座典型的1 000MW的反应堆每年会产生高放废物27 t。每年世界所有反应堆产生的乏燃料数量仅仅能装满两个标准奥运会游泳池。尽管体积相对较小，但高放废物的放射性却占核工业放射性废物的95%［17］。

表2所示为目前全世界核电厂退役过程中产生的放射性废物的处理量，其中低、中放短寿命核素废物处理了90%；低、中放长寿命核素废物只有7%已经处理，剩下的93%正在贮存或等待安全处理；99%的高放废物没有处理。很多国家建立了放射性废物管理机构，但要使这些机构有能力处理未来退役过程中出现的废物还有很长一段路要走［18］。

表2 全世界核电厂退役产生的放射性废物处理量Table2 Treatmentamountof radioactivewaste generated in nuclear power p lant decomm issioning in thewor ld

7 结论

核电厂退役不仅仅是简单的拆除，它是对整个被污染的核设施，包括反应堆安全壳、蒸汽发生器、管道和主泵包括由数千米长管道组成的辅助系统、大量建筑材料等，进行系统的拆除。这种拆除需要考虑时间和资金、细致的计划和精确执行，最终使环境恢复到与初建核设施时相同的程度，此外也需要相关的专业知识和规范控制作为保障。

我国在制定初步退役规定时，在设计、选址和申请建造许可证时就要求相关单位将退役因素考虑在内，并根据核电厂设备运行情况进行修改，通过这些强制的措施，可以有效地提前做好退役准备，并将大大减少退役时不必要的花费，提高工作效率，减少退役过程中的突发事故，从而达到保护民众、保护环境的目的。

核电厂退役过程涉及到的一些技术问题也需要提前考虑，例如，增加远程控制和机器人的应用可减少工作人员受照射的危险，发展辐射防护的相关技术可以最大限度地保护相关人员。还需要特别关注的是退役过程产生的大量放射性废物，除了堆内构件和乏燃料等极高放废物，还会产生大量中低放废物，例如钢筋混凝土。核废料处理厂可以处理及循环利用高放废物，但如何处理数量体积庞大的中低放废物就成了亟待解决的关键技术问题。未来十至二十年内，是我国开展核电厂退役工作的重要阶段，只有提前做好准备，考虑可能遇到的困难并研究相关对策、培养相关人才、发展相关技术，才能消除退役工作带来的隐患，从而使我国核工业得到全面良好的发展、核能利用得到充分的安全保障。

［1］Jon Samseth，Anthony Banford，Borislava，Batandjieva M etcalf，et al.Closing and Decommissioning Nuclear Power Reactors［R］.Unep Year Book 2012.Nairobi，2012：35-49.

［2］International A tom ic Energy Agency.Status of the decommissioning of nuclear facilities around the world［M］. Austria：IAEA Library Cataloguing in Publication Data，2004.

［3］International Atomic Energy Agency.Power Reactor Information System website［EB/OL］.IAEA Library Cataloguing in Publication Data（2012-01-20）［2015-05-15］. https：//www.iaea.org/PRIS/About.aspx.

［4］World Nuclear News.Decommissioning campaign complete at UK reactor［EB/OL］.World Nuclear New s（2011-06-16）［2015-05-15］.http：//www.world-nuclear-news.org/ WR-Decommissioning_campaign_complete_at_UK_reactor-1606117.htm l.

［5］World Nuclear Association.Decomm issioning Nuclear Facilities［EB/OL］.World Nuclear Association（2011-06-29）［2015-05-15］.http：//www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Nuclear-Wastes/Decommissioning-Nuclear-Facilities/.

［6］Electric Power Research Institute.Power Reactor Decommissioning Experience［EB/OL］.Electric Power Research Institute（2011-07-08）［2015-05-15］.http：//www.epri. com/abstracts/Pages/ProductAbstract.aspxProductId=0000000 00001023456.

［7］Bylkin，B.K.，Pereguda，V.I.，Shaposjnikov，VA，et al.

Composition and structure of simulation models for evaluating decomm issioning costs for nuclear power plant units［J］.Atomic Energy，2011，110（2）：77-81.

［8］O’Sullivan，O.，Nokhamzon，J.G.，Cantrel，E.De

contamination and dismantling of radioactive concrete

structures［J］.NEA News，2010，28（2）：27-29.

［9］Organisation for Economic Co-operation and Development/ Nuclear Energy Agency.Public Attitudes to Nuclear Power［EB/OL］.Nuclear Energy Agency（2010）［2015-05-15］.http：//www.oecd-nea.org/ndd/reports/2010/nea 6859-public-attitudes.pdf.

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［11］International Atomic Energy Agency.An overview of stakeholder involvement in decommissioning［EB/OL］. Nuclear Energy Series（2009-05-05）［2015-05-15］. http：//www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub 1341_web.pdf.

［12］National Education Association.Forum on Stakeholder Confidence web site［EB/OL］.Radioactive Waste Management Comm ittee（2010-09-16）［2015-05-15］.http：// www.oecd-nea.org/globalsearch/search.php?q=Forum+ on+Stakeholder+Confidence+web+site&go-button=.

［13］Department of Energy.Actions Needed to Develop High-Quality Cost Estimates for Construction and Environmental Cleanup Projects［EB/OL］.United States Government Accountability Office（2010-01-14）［2015-05-15］.http：//www.gao.gov/new.items/d10199.pdf.

［14］Cour des comptes.Les coûts de la filière d’électro nu

cléaire.Rapport public thématique［EB/OL］.Cour des comptes（2012-01-31）［2015-05-15］.http：//www.cco-mptes.fr/Publications/Publications/Les-couts-de-la-filiereelectro-nucleaire.

［15］Huhne，C.W hy the future of nuclear power w ill be different；speech by the Secretary of State for Energy and Climate Change［EB/OL］.Chris Huhne Speech to the Royal Society（2011-10-13）［2015-05-15］.http：// www.decc.gov.uk/en/content/cms/news/ch_sp_royal/ch_sp_ royal.aspx.

［16］Andreas Keiser.Decommissioning nuclear plants comes at a price［EB/OL］.Sw issInfo（2011-04-06）［2015-05-15］.http：//www.sw issinfo.ch/eng/politics/Decomm issioning_nuclear_plants_comes_at_a_price.htm l?cid=29936460.

［17］ IAEA.No.GSC1 Classification of Radioactive Waste General Safety Guide［S］.Vienna：IAEA Safety Standards，2009.

［18］ Committee on Radioactive Waste Management.CoRWM recommendations to Government［EB/OL］.Managing our Radioactive Waste Safely（2006-07-31）［2015-05-15］.http：//new s.bbc.co.uk/nol/shared/bsp/hi/ pdfs/310706_corwm fullreport.pd f.

TheStatus，Experience，Difficultiesand Challengesof the Decomm issioning of Nuclear Power Plant in theW orld

SONGYingm ing，ZOUShuliang，ZHOU Jianliang，MA Zhiqiang，ZHANGHuaichao
（SchoolofNuclearScienceand Technology，UniversityofSouth China，Hengyang421001，China）

Asnuclearpower isan importantpartofenergy diversification strategy inourcountry，the importanceof thenuclear power plantdecomm issioning isself-evident.A lthough thenumber ofoperating nuclear reactors isnotmuch in China，and it is still early from normal decomm issioning time for a large number of nuclear power plants，with the development of nuclear power in the future large-scale decommissioning problems of nuclear reactorswillbe faced inevitably.In baseof literature research the process，objectives，regulation，thepublic receptivity，cost，waste disposal，facing difficultiesand challenges，aswellasother practiceexperience for thenuclearpower plantdecomm issioning areanalyzed，

nuclearpowerplant；decomm issioning；radiation safety

TL943

：B

：1672-5360（2015）04-0036-06

2015-06-20

2015-07-15

湖南省教育厅重点项目基金，项目编号14A 120；国家教育部博士点基金，项目编号2013432412003

宋英明（1980—），男，山东夏津人，南华大学核科学技术学院副教授，工学博士，硕士生导师，现主要从事核设施退役

与辐射安全方面的工作