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芬蘭乏燃料處置方案最新探索

2021-06-30 13:53  來源:嘿嘿能源heypower    乏燃料  芬蘭核電

Posiva公司在芬蘭乏核燃料最終處置設計、研究和開發方面有數十年的經驗。Posiva公司最終處置設備部門經理Jarkko Stenfors表示,其它國家都還未進行過乏燃料處理,乏燃料通常被保存在臨時儲存設施或容器中。芬蘭是世界上第一個對乏燃料進行最終處置的國家。


芬蘭有四臺核電機組在運。Olkiluoto核電站3號機組也將很快投入運行。核電運行會產生放射性廢物,必須進行處理,以保證現在及將來不會對環境造成破壞。

Posiva公司在芬蘭乏核燃料最終處置設計、研究和開發方面有數十年的經驗。Posiva公司最終處置設備部門經理Jarkko Stenfors表示,其它國家都還未進行過乏燃料處理,乏燃料通常被保存在臨時儲存設施或容器中。芬蘭是世界上第一個對乏燃料進行最終處置的國家。

乏燃料的最終處置地點位于地下。首先使用專用鉆孔機在已挖好的隧道中鉆孔。鉆孔機目前正在制造中,將于2022年進行產前測試。在處理孔底部安裝粘土塊之后,才能開始地下處置工作。粘土塊可防止水在儲罐周圍移動并保護儲罐免受小巖石運動的影響。

使用專用儲罐轉移安裝車(KSAA)將罐從裝載站轉移到處理隧道,并將其安裝在處理孔中,其控制精度為毫米級。 一旦儲罐放置到孔中,孔的上部也將填充黏土塊,隧道被粒狀黏土填充。隧道回填可以防止水在隧道中流動,并將緩沖材料固定在適當的位置。當整個處置隧道充滿粒狀黏土材料時,在其末端澆筑厚混凝土層。直到所有乏核燃料都已在Olkiluoto基巖中安全處置。在此之后,所有通往處置場所的隧道和豎井將被關閉,地面上的建筑物也將被拆除。

設備

KSAA是世界上第一個乏核燃料儲罐轉移安裝車,由咨詢公司Comatec設計。Posiva和Comatec已合作十余年。Stenfors視Comatec為“皇家供應商”,Comatec已經設計了幾個原型設備進行測試。目前正在設計最終的設備。

乏燃料儲罐是帶有球墨鑄鐵插件和銅殼的大型容器。處理4臺在運機組和目前正在調試的第5臺機組的乏核燃料,將需要大約 2800個儲罐。最終的處置工作將持續大約一百年。

嚴格的安全要求&有限的操作空間

KSAA屬于是核安全SC3級設備。因此其設計必須遵守非常嚴格的安全要求。Posiva必須滿足芬蘭輻射和核安全局的監管指南中列出的數千條安全要求。

儲罐的設計考慮了單一故障問題。這意味著如果任何單一組件發生故障,儲罐的安全性不得受到損害,并且必須能夠將儲罐恢復到安全狀態。在運輸過程中,儲罐將被放置在輻射屏蔽裝置內,從而將其隔離并保護設備附近的工作人員。

按照規劃,將設置一百多條處置隧道,總長約42公里,占地約3平方公里。另一個主要挑戰是如何使設備在有限的地下空間內發揮作用。

KSAA的電力傳輸系統進一步提高了安全性。電池組不會排放廢氣,確保了職業安全。KSAA也不需要油箱,降低了火災風險。Stenfors表示,該電池組使用以防火安全為關鍵屬性的電池化學成分,電池嚴重起火的風險幾乎不存在。它已獲準用于地下處置過程。

電池組容量必須保證車輛可以完成單次儲罐處置工作。KSAA重達一百多噸,將在地下采用遙控方式。控制目標是讓KSAA在不接觸任何墻壁的情況下沿著最佳路線自主移動,并在遇到意外障礙時停下來。但仍然會有人從控制室對設備進行監控。

由于生產成本的增加將直接影響電價,Stenfors表示還希望進一步提高設施的自動化程度。如果能夠在整個百年運營過程中減少所需人工成本,將為整個芬蘭社會實現重大節約。

創新

KSAA是一項重大創新,因為它在必須滿足如此多需求并且有限的空間內工作。KSAA同時具有包含所有主要功能的“創新鏈”,它可以改變組件并對不同的功能進行修改。 KSAA設備和項目的詳細設計將于2021年夏季完成。新冠疫情使該項目面臨挑戰。然而,工程師能夠遠程辦公、完成3D模型的檢查并參加項目會議。

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