在“后核電時代”,核電站退役資金不足以及核廢料處理困難等問題接踵而來。其給核電機組仍“年輕”的中國帶來的警示是,備足“養老金”,從容應對。
一年多前,由總理默克爾領導的德國執政聯盟經過近12個小時的磋商,終于在5月29日深夜,就德國放棄核電時間表達成妥協。根據他們的計劃,德國將于2022年前徹底放棄核能發電。
這是日本福島核事故之后,德國政府做出的一項重大涉核決定。但僅僅通過停止核反應堆,被德國環保主義者視為虎狼的“核電威脅”就徹底排除了嗎?事實不然。“廢棄核電站,并不像火電廠一樣,停止反應堆運作就沒事了。如果不對其進行安全'退役‘,對外危險仍然存在。”一位不愿意具名的核電工程專家對《能源》雜志記者表示。
也就是說,在核電站停止反應堆之后,還需花費很大的精力來處理核電站內具有核輻射的物質。這項業內稱為“核電站退役”的工作,時間跨度頗長,一座核電站完成退役就可能長達十幾年甚至幾十年,而所需的退役資金亦十分龐大。
1954年,位于俄羅斯卡盧加州的奧布靈斯克核電站(Obninsk)建立,被人們稱為“世界上第一座核電站”,它的投入使用也標志著人類核電時代的到來。從1954年至今,人類使用核電的歷史已經將近60年。
按一般核電站設計的使用壽命為30年-40年計算,即使通過延壽方法使核電站壽命增加至60年,世界上已有相當一部分核反應堆已經停止運轉,只等待被退役。
國際原子能機構公布的一份數據顯示,截至2012年1月,共有19個國家的138座民用核電反應堆已被關閉,其中美國28座,英國和德國各27座,法國12座,日本9座,俄羅斯5座。但目前為止,只有17個核反應堆的退役工作徹底完成。
在2012年2月舉辦的聯合國環境署理事會暨全球部長級環境論壇第12屆特別會議上,聯合國環境署發布了《2012年聯合國環境署年鑒》。該年鑒指出,未來十年內,由于第一代核反應堆的設計壽命將要到期,因此會有80個民用核反應堆面臨關閉問題。“數目不斷增長的到期核反應堆的退役問題,將成為令全世界擔憂的問題。”
資金壓力
就在默克爾政府決定放棄德國核電的時候,包括意昂集團和萊茵集團在內的德國四大核電運營商或許成為了最直接的利益受損者。因為除了過早關閉電站帶來的電費收入減少,他們還不得不提早面對這17座核電站的退役問題。
一位化工所核電退役專家向記者介紹,對于核反應堆的退役方式,目前國際上采用的主要是三種--立即拆除、安全封存(延緩拆除)以及掩埋處理。根據國際上已退役的核電站看,一般采用“拆除”方案。
“拆除”方案一般分為三個階段實施。第一階段為監護封存期,主要是為了等待放射性衰變。在核電機組停止運行后,乏燃料元件將被從堆芯中取出,在廠內水池中存放一段時間(3-5年)后,移除出廠進行處置,這一階段共需要的時間可長達5到10年甚至更長。
第二階段為局部拆除期或廠址限制使用,在此階段,第一道污染的屏障被減到最小尺度,拆除污染屏障內易于解體的部件。第三階段則為恢復建設前的自然原貌(“綠地”階段)或廠址可無限制利用。至此,核電站的整個退役工作才算完成。
退役周期的時間則根據各個反應堆型、環境差異以及各個國家的安排等因素有所不同。有資料表明整個跨度可為10-80年,例如,位于荷蘭的多德瓦德(Dodewaard)核電站于1997年就已關停,但計劃到2047年才退役完畢。
如此長的時間跨越,核電運營商必須支付一筆不菲的費用,以保證每一步退役工作的安全性。一業內人士告訴記者,根據目前的核電技術,一座百萬千瓦核電站的退役金一般占到核電站最初投資的10%-15%,也就是約為3-5億美元。“美國采用的反應堆型基本是按照這個比例計算,但這筆費用只包括核電站退役過程中放射性廢物的打包、運輸和處理,并不包括核電站運行過程中核廢物及乏燃料的處置。”
但是,《2012年聯合國環境署年鑒》的一份統計顯示,2001年,法國的布雷尼力(Brennilis)核電站的退役費用預計占到最初投資的26%,而到了2008年,這一預計費用的占比提高到了59%,總金額達到了最原始預算的20倍。而在英國,政府為核電站準備的退役金,從1970年的200萬英鎊、1990年的95億英鎊,提高到2011年的537億英鎊。
據了解,至2010年年底,德國核電運營商在核電站運營期預留了共325億歐元的核電站退役預備金,分別為意昂集團的160億美元,萊茵集團的100億歐元,瑞典瓦滕法爾公司德國分部預留的13億歐元,巴登-符滕堡州能源公司預留的52億歐元。
然而,根據早前的德國《商報》報道稱,德國核電站的退役費用可能會超過核電運營商預留的325億歐元,因為它們沒有把17座核電站運行期間產生的廢料儲存成本算進去。今年4月份路透社消息稱,這一費用很可能上升到440億歐元(約532億美元)。而根據目前的核電技術,一座百萬千瓦的核電機組的造價約為40-50億美元。
“對退役費用有直接影響的因素包括堆型、階段選址和廢物處置方案等,各國甚至各廠的退役費用都有不同。比如,相對于英國的氣冷堆,美國采用的壓水堆的退役費用和難度要低一些。”中國工程院院士、核反應堆及核電工程專家葉奇蓁對記者說,“核電站退役的最終費用遠高于最初的預算,是正?,F象,因為這其中還涉及到一個經濟、物價問題。”但高昂的退役金額也從側面反映了整個核電退役工程的復雜性。
另一方面,根據“污染者付費原則”,在眾多國家中,核電站退役的資金和各項工作都由各個電站業主負責,但政府有義務保證核電運營商在運行過程中預留足夠的退役資金。而在資金的籌集方式上,較為常見的一種為,在核電站運行過程所發電力的電費中抽取一定的比例作為退役資金。
反觀國內,我國在《國家核電發展專題規劃(2005年-2020年)》對核電站的退役問題做了規定:電站投入商業運行開始,即可在核電站發電成本中強制提取、積累核電站退役處理費用,在中央財政設立核電站退役專項基金賬戶。
至于抽取電費的比例以及具體的基金管理問題,并未做明確的規定,在記者的多方調查中,也未得到明確的答復,只有一位不愿透露姓名的人士含糊地告知,退役資金是從每度電費中抽取10%左右。
但是記者在向其他專家求證時,有人認為,如不包含乏燃料的處理費用,這一數值比例對于核電站退役來說,應該過高。
有業內人士對記者表示,我國目前民用核電機組運行時間最長的僅為20余年,離退役的階段較遠。我國核電站還有足夠的時間去考慮退役的事情,現在還未到擔心之時。但是從國外核電站退役的情況看,對核電退役資金的長期準備工作不應忽視。
挑戰核廢料處理
除了沉重的資金壓力,核電站退役中的另一挑戰則為對放射性廢物的處理問題。
“核電站退役過程中產生的放射性廢物,可依據其放射性強弱分為三級--高放、中低放和極低放。” 葉奇蓁告訴記者。具有高強度的放射性廢物,主要是核燃料部分產生的,絕大部分為乏燃料。其次是核反應堆芯及其附屬設備產生的中低度放射性廢物,這部分放射性廢物所占比例很大,最后還包括了相當數量的極低放射性廢物。
低放射性廢物較容易處理,它的放射性級別和同位素的半衰期比較小,通常儲存10到50年的時間后,其中的放射性同位素就會衰變。而包括鈾、钚和高放射性元素裂變過程中產生的高放射性廢物,其放射性同位素具有超強的輻射和極長的半衰期,有的超過幾萬年。
“在對放射性廢物的處置方式中,級別低的廢物一般為隔離、存儲,中級別的廢物固化后進行近地面處理,那些高放廢物則通過深層地質隔和后處理的方式進行處理。”某核電集團研究退役的一位工作人員對記者說。
事實上,在核電站的運行過程中,這些放射性廢物每年都在產生,但核電站退役帶來的放射性廢物數量較為更為集中。其中最令人擔憂的是對具有高放射性的乏燃料的處理。按照上述核電退役專家給的數據,目前百萬千瓦級電站一年大約產生乏燃料20噸。按照處理費用800-1000美元/公斤計算,每年處理這些乏燃料的資金需要達到約1600-2000萬美元。
更重要的是,由于很多核電站都將運行中產生的乏燃料暫時儲存在核電站的水池中,直到核電站關停,歷年所產生的乏燃料都未被處理。這使得核電站退役,直接面臨一個難題,那就是如何集中處理這些日積月累下來的乏燃料。
國際上對乏燃料有兩種處理方式,一種是直接把乏燃料當作核廢料,經過玻璃固化處理,密封在特殊罐子里直接埋到地層下,美國、加拿大等幅員遼闊的國家都采取此種方法。還有一種是經過核廢料處理廠,處理后在進行深埋。
中國對乏燃料擬采取的是后處理方式,即先把乏燃料送到核廢料處理廠進行處理,提取可利用的鈾和钚,然后把剩余廢料玻璃固化,再進行地下深埋。
目前我國尚未建成高放射性核廢料(一般指乏燃料)處理廠,只建有兩座中低放射核廢料處置庫,分別位于甘肅玉門和廣東大亞灣附近的北龍,而對高放射性核廢料處理工作尚處于中間試驗階段。“我國開展的科研和設計工作已經覆蓋核電站退役的全部問題,并有解決方案和經驗,現在缺少的是政府管理機制和規劃。”一業內人士表示。
事實上,全世界已經確定建設高放射核廢料處置場廠址的國家只有芬蘭,連一度被美國核電界寄予厚望的美國尤卡山核廢料處置庫的工程也于2010年正式終止。這意味著,世界上大多數的高放乏燃料還在庫中暫時存放,以期待更安全、更能被接受的處理技術和方案出現,再做最終處理。“在西方,乏燃料處理和高放廢物最終處置問題是影響核能利用和發展的重大問題。盡管核工業和核科學界進行了長期不懈的努力,有成熟的技術和工程方案,但實施起來,依然困難重重。”上述業內人士對記者說。
責任編輯: 江曉蓓