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| 核廢料處理成本分析與新方法探索 |
| 來(lái)源：嘿嘿能源heypower 作者：heypower 時(shí)間：2021/9/16 |
在投資核電項(xiàng)目時(shí)，不能只考慮初始投資，更要量化購(gòu)買(mǎi)、運(yùn)營(yíng)和處置的成本，即項(xiàng)目的生命周期成本(LCC)。這種方法可能會(huì)促使人們?cè)谕顿Y時(shí)作出不同的決定。
LCC與放射性廢料封裝有什么關(guān)系
在評(píng)估廢料封裝方案時(shí)，個(gè)別因素(如容器成本)可能看起來(lái)比替代方案更便宜。但如果考慮到生命周期成本，并考慮到替代策略所提供的其他好處，它們不一定是最具成本效益的解決方案。
完整的LCC評(píng)估是一個(gè)過(guò)程，有助于評(píng)估放射性廢料封裝策略。這些決策過(guò)程通常以立法要求為指導(dǎo)，以確保核操作的風(fēng)險(xiǎn)處于“合理可行的低水平”(ALARP)，確保廢料處理環(huán)境影響處于“最佳可行的環(huán)境選擇”(BPEO)。這些都是在可接受的成本與所提供的效益(減少風(fēng)險(xiǎn)、最大的環(huán)境效益和最小的損害)之間進(jìn)行平衡。
在項(xiàng)目中，早期的概念開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)階段是以最低成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化解決方案的最佳機(jī)會(huì)，此時(shí)可以低成本的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行大幅度改動(dòng)。在項(xiàng)目的后期階段，許多成本已經(jīng)被“鎖定”，不容易改變。“由于產(chǎn)品LCC的70%以上是在早期設(shè)計(jì)階段投入的，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)適當(dāng)考慮他們的設(shè)計(jì)決策對(duì)生命周期成本的影響，來(lái)大幅降低他們所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生命周期成本”。為了在項(xiàng)目的這個(gè)階段獲得最大的利益，探索生命周期中的所有過(guò)程和成本要素是很重要的。
在全球范圍內(nèi)，大量老舊核電站正在退役。但這些工業(yè)也正在產(chǎn)生大量的中間廢料(ILW)。這些ILW包括三大類(lèi)：非屏蔽ILW容器(如500升的桶和3立方米的箱子或桶);屏蔽ILW容器(如2米和4米的ILW箱和6立方米的混凝土箱);以及堅(jiān)固的自屏蔽容器(RSCs)。
為了滿足英國(guó)的退役處置要求，廢料包必須盡量避免撞擊或火災(zāi)事故，以保證核輻射不會(huì)泄露。這種容器要么在容器內(nèi)有額外的混凝土屏蔽，形成一個(gè)屏蔽的廢料包，要么沒(méi)有混凝土屏蔽，形成一個(gè)無(wú)屏蔽的廢料包。
封裝后的廢料可以儲(chǔ)存在“簡(jiǎn)單”的倉(cāng)庫(kù)中，允許人員進(jìn)入，而非屏蔽的廢料包則需要設(shè)計(jì)更高的屏蔽能力的倉(cāng)庫(kù)和遠(yuǎn)程處理設(shè)施。準(zhǔn)備用于封裝的廢料通常需要一定程度的預(yù)處理(如分類(lèi)、隔離)，并設(shè)置一個(gè)封裝廠來(lái)封裝廢料，一個(gè)封蓋站來(lái)實(shí)施“密封”，以及一個(gè)用于“非屏蔽廢料包”的屏蔽倉(cāng)庫(kù)。對(duì)于封裝在混凝土屏蔽廢料包中的廢料，主要的區(qū)別是需要額外的設(shè)施來(lái)遠(yuǎn)程鑄造混凝土屏蔽蓋。
英國(guó)已經(jīng)引進(jìn)了新一代的廢料容器，稱(chēng)為堅(jiān)固的自屏蔽容器(RSCs)，用球墨鑄鐵制造。這些容器滿足處置的性能要求(如沖擊和火災(zāi))，適應(yīng)各種廢料形式。
堅(jiān)固自屏蔽容器(RSCs)好處
通過(guò)減少設(shè)備投入，在縮短計(jì)劃時(shí)間和降低實(shí)施成本方面實(shí)現(xiàn)節(jié)約。例如，RSCs消除了對(duì)與廢料包裝操作、屏蔽倉(cāng)庫(kù)、屏蔽運(yùn)輸容器基礎(chǔ)設(shè)施和遠(yuǎn)程操作相關(guān)的封裝廠的需求;消除了對(duì)封裝工藝漫長(zhǎng)而昂貴的研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃。通過(guò)避免建造封裝工廠和重度屏蔽倉(cāng)庫(kù)來(lái)節(jié)約工期，加速現(xiàn)場(chǎng)清理;通過(guò)早期檢索和包裝遺留廢料，快速降低危害;包裝與水泥封裝技術(shù)不兼容的問(wèn)題廢料;使用容器對(duì)放射性內(nèi)容物進(jìn)行屏蔽。
在評(píng)估運(yùn)輸、儲(chǔ)存和處置ILW的包裝方案時(shí)，成本不是唯一的因素。必須考慮其他因素，如安全、技術(shù)性能(包括實(shí)用性和可行性)、社會(huì)和道德、安全和財(cái)務(wù)問(wèn)題。然而，在決定包裝ILW時(shí)，成本顯然起著重要作用。RSCs的成本比標(biāo)準(zhǔn)容器高，但這通常只是指投資成本。
從成本的角度來(lái)看，最佳的解決方案取決于包裝的體積。隨著需要包裝的廢料量的增加，封裝廠和高度工程化的倉(cāng)庫(kù)所增加的成本會(huì)被較低的容器成本所抵消。
對(duì)生命周期成本的進(jìn)一步經(jīng)濟(jì)評(píng)估改變了非屏蔽包裝和屏蔽廢料包裝(2米和4米ILW箱和6立方米的混凝土箱)的關(guān)系，但屏蔽包裝仍然是最經(jīng)濟(jì)的選擇。
以下因素影響生命周期成本評(píng)估
持續(xù)的資產(chǎn)維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用。
設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維護(hù)和退役一個(gè)封裝廠所需的成本和計(jì)劃延期。
設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維護(hù)和退役屏蔽庫(kù)所需的成本和方案延期。
采購(gòu)、維護(hù)和運(yùn)行用于運(yùn)輸非屏蔽廢料包的屏蔽運(yùn)輸容器(可能用于現(xiàn)場(chǎng)和場(chǎng)外運(yùn)輸)。
與處理非屏蔽廢料包有關(guān)的工廠和設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用。
上述討論主要考慮了LCC評(píng)估中對(duì)屏蔽和非屏蔽箱的廢料預(yù)處理和封裝的可能影響。在確保包裝方案的成本效益方面，同樣重要的是可以包裝到容器中的廢料量：容器的包裝效率越高，每立方米所含廢料的總成本就越低。
鐵是一種比混凝土更有效的屏蔽材料，因?yàn)樗拿芏群驮有驍?shù)更高。當(dāng)比較使用混凝土屏蔽的相同外部包裝容積的容器，例如2米長(zhǎng)的ILW箱和6立方米的混凝土箱，與同等的RSC相比，RSC在屏蔽效率相當(dāng)?shù)那闆r下，可增加約50%的廢料容量。
這種額外的容量意味著RSC比混凝土屏蔽箱有以下額外的好處：
需要更少的容器、減少包裝和處理操作、減少存儲(chǔ)空間、減少運(yùn)輸次數(shù)(以包裝體積為基礎(chǔ))、減少處理費(fèi)用(基于包裝體積);以及由于更少的容器、更少的資源使用和更少的運(yùn)輸操作而減少對(duì)環(huán)境的影響。
這種減少也可以幫助減少工人和公眾的輻射暴露的可能。
在行業(yè)內(nèi)，由于其潛在的低投資和制造成本，人們對(duì)使用混凝土箱的興趣越來(lái)越大。然而，在生命周期評(píng)估的背景下，與混凝土相比，RSCs最初較高的成本將被平攤到生命周期內(nèi)，如上所述。
在這種評(píng)估中需要考慮的另一個(gè)因素是每種技術(shù)成熟度(技術(shù)準(zhǔn)備水平)。一個(gè)處于早期階段的產(chǎn)品可能需要大量的研究和開(kāi)發(fā)工作來(lái)使其成熟。還有一個(gè)基本問(wèn)題是，容器是否適合擬包裝的廢料，例如，使用水泥基封裝劑可能會(huì)在某些反應(yīng)性廢料中產(chǎn)生慢性廢料演變，可能會(huì)威脅到廢料包裝的密封性和性能。
混凝土廢料包中，廢料的屬性及其演變特征可能會(huì)受到很大限制。可能需要進(jìn)一步投入證明混凝土包適合長(zhǎng)期儲(chǔ)存，然后再進(jìn)行運(yùn)輸和處置。
可能有這樣一種看法，即當(dāng)整個(gè)廢料管理方案中的單個(gè)項(xiàng)目元素比替代方案節(jié)省成本時(shí)，它代表了最具成本效益的最佳方案;當(dāng)考慮該方案的LCC評(píng)估中的所有元素時(shí)，這種節(jié)省可能被證明是個(gè)偽命題。
例如，將RSCs與更傳統(tǒng)的方法進(jìn)行比較，除了成本之外，還有其他問(wèn)題需要考慮。大量的廢料可能會(huì)傾向于更傳統(tǒng)的方法，即用薄壁容器進(jìn)行封裝。然而，正如本文所述，盡管RSCs的容器成本高于其他依靠傳統(tǒng)方法封裝廢料的方案，但它們可以降低生命周期成本，同時(shí)提供加速清理的機(jī)會(huì)。對(duì)于那些不適合用混凝土進(jìn)行封裝和屏蔽的傳統(tǒng)方法的廢料，RSCs還具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
平衡成本和降低風(fēng)險(xiǎn)是重要的監(jiān)管驅(qū)動(dòng)因素，特別是在處理遺留問(wèn)題方面。考慮到實(shí)現(xiàn)可行的解決方案的不確定性和未來(lái)的不確定性。這些不確定性會(huì)帶來(lái)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)成本產(chǎn)生影響。
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