芬兰有四台核电机组在运。Olkiluoto核电站3号机组也将很快投入运行。核电运行会产生放射性废物,一定要进行处理,以保证现在及将来不会对环境能够造成破坏。
Posiva公司在芬兰乏核燃料最终处置设计、研究和开发方面有数十年的经验。Posiva公司最终处置设备部门经理Jarkko Stenfors表示,其它国家都还未进行过乏燃料处理,乏燃料通常被保存在临时储存设施或容器中。芬兰是世界上第一个对乏燃料进行最终处置的国家。
乏燃料的最终处置地点位于地下。首先使用专用钻孔机在已挖好的隧道中钻孔。钻孔机目前正在制造中,将于2022年进行产前测试。在处理孔底部安装粘土块之后,才能开始地下处置工作。粘土块可防止水在储罐周围移动并保护储罐免受小岩石运动的影响。
使用专用储罐转移安装车(KSAA)将罐从装载站转移到处理隧道,并将其安装在处理孔中,其控制精度为毫米级。 一旦储罐放置到孔中,孔的上部也将填充黏土块,隧道被粒状黏土填充。隧道回填可以有效的预防水在隧道中流动,并将缓冲材料固定在适当的位置。当整个处置隧道充满粒状黏土材料时,在其末端浇筑厚混凝土层。直到所有乏核燃料都已在Olkiluoto基岩中安全处置。在此之后,所有通往处置场所的隧道和竖井将被关闭,地面上的建筑物也将被拆除。
KSAA是世界上第一个乏核燃料储罐转移安装车,由咨询公司Comatec设计。Posiva和Comatec已合作十余年。Stenfors视Comatec为“皇家供应商”,Comatec已经设计了几个原型设备做测试。目前正在设计最终的设备。
乏燃料储罐是带有球墨铸铁插件和铜壳的大型容器。处理4台在运机组和目前正在调试的第5台机组的乏核燃料,将需要大约 2800个储罐。最终的处置工作将持续大约一百年。
KSAA属于是核安全SC3级设备。因此其设计一定要遵守很严格的安全要求。Posiva一定要满足芬兰辐射和核安全局的监管指南中列出的数千条安全要求。
储罐的设计考虑了单一故障问题。这在某种程度上预示着如果任何单一组件出现故障,储罐的安全性不得受损,并且一定要能将储罐恢复到安全状态。在运送过程中,储罐将被放置在辐射屏蔽装置内,从而将其隔离并保护设备附近的工作人员。
按照规划,将设置一百多条处置隧道,总长约42公里,占地约3平方公里。另一个主要挑战是如何使设备在有限的地下空间内发挥作用。
KSAA的电力传输系统进一步提升了安全性。电池组不会排放废气,确保了职业安全。KSAA也不需要油箱,降低了火灾风险。Stenfors表示,该电池组使用以防火安全为关键属性的电池化学成分,电池严重起火的风险几乎不存在。它已获准用于地下处置过程。
电池组容量一定要保证车辆能够实现单次储罐处置工作。KSAA重达一百多吨,将在地下采用遥控方式。控制目标是让KSAA在不接触任何墙壁的情况下沿着最佳路线自主移动,并在遇到意外障碍时停下来。但仍然会有人从控制室对设备做监控。
由于生产所带来的成本的增加将直接影响电价,Stenfors表示还希望进一步提升设施的自动化程度。
如果能够在整个百年运营过程中减少所需人力成本,将为整个芬兰社会实现重大节约。
KSAA是一项重大创新,因为它在一定要满足如此多需求并且有限的空间内工作。KSAA同时具有包含所有基本功能的“创新链”,它能改变组件并对不同的功能进行修改。
KSAA设备和项目的详细设计将于2021年夏季完成。新冠疫情使该项目面临挑战。然而,工程师能够远程办公、完成3D模型的检查并参加项目会议。
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