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法国核废料管理经验

来源: 嘿嘿能源与科技PowerTech 发布日期:2024-10-16

法国依据1991年颁布的《废物管理法》(2006年修订)开展核废物处置工作。依据该法成立了法国国家放射性废物管理机构——法国放射性废物管理局(ANDRA)。


2006年修订的《废物管理法》扩大了国家科学评估委员会(CNE)的职责范围,使其涵盖所有废料。


该委员会的职责是评估与高水平及中水平废料相关的三个领域的研发工作:深地质处置、分离与嬗变以及核废物的临时储存。2006年,CNE2接替了最初的CNE,其职责范围也随之扩展到核材料和所有类型的废物。2007年4月,政府任命了12名新成员加入CNE2,负责报告法国电力集团(EdF)、法国原子能委员会(CEA)、法国放射性废物管理局(ANDRA)和国家科学研究中心在废物管理研发方面的进展。CNE2每年提交一份报告。


2006年的法案在很大程度上符合CNE在15年研究后向政府提出的建议。CNE的报告中指出,位于布尔的黏土岩层是最佳选址,但对高水平废物的分离与嬗变持怀疑态度,并指出,使用过的MOX燃料应作为未来快中子反应堆的钚资源无限期储存,而不是现在回收利用或当作废物处理。

在2010年的一份报告中,CNE2表示,在快反应堆中对次锕系元素进行嬗变将使电力成本增加约10%,而在加速器驱动系统(ADS)中对所有锕系元素进行嬗变将使电力成本增加约20%。嬗变反应堆产生的废物将至少临时储存70年。


在2012年的报告中,CNE2指出钚在快反应堆中的巨大价值及其在嬗变长寿命锕系元素方面的作用,因此“一个实验反应堆及其相关的循环——燃料制造和后处理——是必不可少的”,以测试该概念的“工业和经济可行性”,同时保持法国在民用核能领域的领先地位。特别是阿斯特里德(Astrid)项目将“保留一系列能源选择,并确保法国在未来几个世纪的能源独立”。然而,法国的阿斯特里德项目于2019年8月被取消。


法国放射性废物管理局(ANDRA)设定了研究方向,这些研究主要在位于法国东部布尔市的默兹/上马恩地下岩石实验室进行,该实验室位于黏土岩层中。另一个实验室正在研究花岗岩。同时还在进行废物分离与嬗变以及废物处理后的长期地表储存方面的研究。废物应能从处置库中回收。ANDRA每两年公布一次废物清单,并向政府报告,以便议会决定废物政策。


在法国国民议会和参议院的强烈支持下,《核材料和废物管理计划法案》于2006年6月通过,有效期为15年。该法案正式宣布深地质处置为高水平和长寿命放射性废物的参考解决方案,并设定了2015年为处置库颁发许可证的目标日期,以及2025年为处置库开放的目标日期。该法案还确认了再处理乏燃料和使用回收的钚和铀的原则,“以减少最终废物的数量和毒性”,并呼吁在2020年前建造一座第四代反应堆原型,以测试长寿命锕系元素的嬗变。


核废料管理和退役的资金仍然与生产者分离,而不是放在外部基金中。2016年,能源部长将处置库项目的参考成本设定为250亿欧元(按2011年欧元计算),该数字将随着建设的进行而更新。这一数字略高于法国电力集团(EdF)和阿海维(Areva)在其账目中预留的金额,因此将分别需要调整8亿欧元和2.5亿欧元。预计ANDRA将在2017年提交建设许可申请,2020年开始建设,2025年开始处置的试点阶段,但这些日期已经推迟。预计总成本中超过一半将用于建设,四分之一将用于未来100年的运营。


法国放射性废物管理局(ANDRA)正在设计其位于布尔市的地下处置库——地质处置工业中心(CIGEO),预计该处置库在运行约20年后将达到90℃的高温。2012年10月,CNE2批准了布尔市地下500米深处的CIGEO处置库计划。2013年5月至12月的公众咨询结果显示,公众“原则上并不反对”该项目,但希望进行试点阶段演示,并保留可逆性。


ANDRA于2016年4月提交了一份“安全选项文件”,并于2018年1月获得法国核安全局(ASN)的批准。ANDRA预计,从2022年开始,建设阶段将持续八年。该处置库的设计容量为10,000立方米的高放废物(主要来自再处理45,000吨乏燃料后产生的玻璃固化废物)和73,000立方米的长寿命中放废物,其中15,000立方米为乏燃料中的金属部件。


玻璃固化废物罐将被插入直径70厘米、内衬钢管的长水平钻孔中。2015年,对2006年法案的修正案明确指出,对于CIGEO项目而言,“可回收”的高放废物是指短期内的可行性,而“可逆性”则意味着保证长期政策的灵活性。


- 最初,CIGEO的概念包括直接处置某些类别的乏燃料,但由于占地面积和保障措施管理的增加导致成本大幅增加,因此放弃了这一想法。将仅使用标准通用废物罐,并且所有燃料都将进行回收。


ANDRA的2021年废物清单显示,截至2019年底,法国共有167万立方米的放射性废物,其中60%来自电力生产,27%来自研究,9%来自军事,3%来自工业,1%来自医疗应用。ANDRA指出,其中90%的体积已通过其现有设施确定了储存和处置途径,一旦CIGEO深地质处置库投入运营,将满足剩余的废物处置需求。


低放废料(LLW)与中放废料(ILW)


法国放射性废物管理局(ANDRA)在奥布省的索莱讷附近设有奥布中心处置设施,用于处理低放废物和短寿命中放废物,容量达一百万立方米,目前已填充超过三分之一。


该设施于1992年启用,并借鉴了曼恩中心的经验。它由Orano的一家子公司运营。ANDRA还在巴黎东部的特鲁瓦附近的奥布省拥有莫维利耶设施(CIRES),该设施被授权储存65万立方米的极低放废物(VLLW),这些废物主要来自工厂拆除。ANDRA的曼恩中心(CSM)设施位于拉阿格附近,从1969年至1994年接收了52.7万立方米的低放和短寿命中放废物,目前已被多层植被覆盖。


2008年6月,ANDRA正式邀请了3115个地质条件有利的社区,考虑建设长期低放废物(FA-VL,含有半衰期超过30年的放射性核素)处置设施。这包括来自早期气冷反应堆的7万立方米(1.8万吨)石墨,以及来自催化转化器和电子元件制造过程中的含镭材料4.7万立方米,还有无法放入ANDRA在索莱讷的低放废物处置中心的矿物和金属加工废物。对此,有40个社区表示愿意考虑。

ANDRA在2008年底完成的初步研究表明,奥布省的奥松和帕尔斯-莱沙万日两个地方拥有适合处置这些废物的岩层和环境,但在反核团体的强烈游说下,这两个地方都撤回了申请。相关调查仍在进行中。处置库可能会建在地下约15米的粘土层中。与此同时,ANDRA正在其莫维利耶极低放废物处置场建设一个FA-VL废物储存库。


核废料资金支持


法国电力公司(EdF)为废物管理成本预留了每千瓦时核电0.14欧分的费用。截至2020年底,EdF为其法国专用的后端基金预留了246亿欧元,其中113亿欧元用于乏燃料管理,133亿欧元用于长期放射性废物管理。


核废物研发(R&D)


法国放射性废物管理局(ANDRA)在“未来核能”(Investissements d’Avenir计划的一部分)框架下获得了7500万欧元的资金。这笔资金正用于以下多个项目:


- CYBER项目旨在开发一种利用微波加热处理废墟的过程,以分离混凝土组分并为其寻找未来用途。例如,在法国核工业中重新使用(如作为处置设施中使用的材料),或在国际核行业内外进行回收再利用。CYBER项目的目标是避免使用机械破碎,从而避免材料特性的退化。


- ORCADE项目的目标是减少极低放废物中电气电缆废物的处置量,通过“剥离”电缆护套来回收金属线。这可能使其能够重新归类为常规废物。


- CADET(辅助空化用于水体净化)项目旨在开发一种分解核电厂去污废水中有机化合物的过程。


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