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以系统思维统筹做好核电放射性废物处置

来源: 中国核能行业协会 发布日期:2022-05-05

《中国核能行业智库丛书(第四卷)》已完成出版发行,这是一本发产业先声的智慧文萃,是行业专家们从不同角度、不同深度对产业前途命运进行思考的思想文库。自2021年12月起,协会微信公众号将精选大部分文章与广大读者共享。今天推出的是核燃料循环与废物管理板块文章《以系统思维统筹做好核电放射性废物处置》。


宋克祥


核工业湖南矿冶局研究员级高工,长期从事核工业的技术和政策研究工作,涉及湿法冶金、核废物处置、核电乏燃料及废物运输、核工业体制、核电技术路线等。


《以系统思维统筹做好核电放射性废物处置》


1 发展核电清洁能源是国家战略,解决核废物问题是当务之急


核电是典型的军民融合产物,核技术的发展进步对 GDP 带动明显并能够极大促进装备制造业的转型升级。党的十八大以来,我国坚持“理性、协调、并进”的核安全观,核电“走出去”和军民融合上升为国家战略。十八届五中全会提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。其中“绿色发展”要求推动建设清洁低碳、安全高效的能源体系。2020 年,习近平总书记在联合国大会宣布“中国二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”。相比于传统的化石能源,核能发电的能量密度是化石能源的数百万倍。核燃料中的有效成分是铀 -235,如果 1 克铀 -235 完全裂变,可释放出相当于 270 万克标准煤完全燃烧所放出的能量,而且核能在发电过程中并不排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和飘尘等大气污染物。核能正是符合“绿色发展”理念的安全清洁高效能源, 是实现“碳中和”目标的重要方式,符合国家发展战略而得到国家的大力支持。


按照国家“十四五”发展规划,安全稳妥推动沿海核电建设,2025 年核电在运装机容量将达到 7 000 万千瓦。随着核电装机的不断增加,其伴随产生的放射性废物也日益引起重视,如果不能很好地解决核电放射性废物去处问题,核能作为清洁能源就会受到质疑甚至会遭到不负责任的炒作,网络上曾经出现了“核电毁灭中国”等言论,正是拿核废物来炒作的,引发了网络舆情,受到广泛关注。核电站运行过程中产生的废物主要是低中水平放射性废物,占到总体废物量的百分之九十以上。目前,我国核电站运行时产生的大量低中水平放射性废物,大部分仍然以暂存的形式贮存于废物产生单位的相关设施内,这种方式既不符合国家关于放射性废物管理的相关规定,也加大了放射性废物长期贮存的安全风险,与党中央提出的“协调发展、绿色发展”要求有距离。由此可见,重视和解决放射性废物安全处置问题,已是核电成就清洁能源的“最后一公里”。


2 核电发电近三十年积累了大量放射性废物,大部分尚未进行最终处置


我国核电经过二十多年的发展,截至 2021 年 4 月,我国大陆地区核准和在建的核电机组19 台,总装机容量2 099 万千瓦,数量世界第一;运行的核电机组49 台,总装机容量 5 102.7 万千瓦,排名世界第三。我国最早的 300 兆瓦商用核电站——秦山一期自 1991 年 12 月投入运行,到现在已经快 30 年了。我国大陆第一座大型商用核电站——大亚湾核电站也已经商业运行 27 年了。这些早期运行核电站的放射性废物暂存库已经“不堪重负”,一旦没有足够的空间安置放射性废物,核电机组只能停运。


由于我国已建或拟建的核电机组机型种类多,各堆型服务寿期不同,产生的废物量、类型、核素组成也都有一定差异。因此对各核电厂废物产生量做出较确切的预测具有一定难度。根据核电厂的经验,在正常运行阶段的放射性废物产生量可以按照两种不同方式进行估算:一是按年均实际产生量对机组的废物量估算,目前年均废物量 50 ~ 100 立方米;二是对新建核电机型(AP1000 和改进的 M310)的废物量按照设计值和预期值估算(即运行的前 5 年和退役前 5 年按照设计值估算, 中间运行阶段按照预期值估算)。根据我国在运、在建和拟建的规划数据进行估算,到 2020 年,我国核电站运行产生的放射性废物约 2 万立方米;到 2030 年,每年约产生 1 万立方米的废物,累计约产生 10 万立方米低中放射性废物。


根据国外的相关经验,每台核电机组退役时将产生约 7 000 立方米体积的放射性废物需要处置。我国在运核电站中最早退役的可能是秦山一期核电,如果按照延寿 10 年考虑,最早 2031 年进入关闭期。根据国家“十四五”期间核电站发展的规划,按照到 2025 年,在运、在建和拟建的规划数据得以实现考虑,我国未来核电站运行和退役将产生的总放射性废物量估计约为 230 万立方米。截至目前,除了秦山核电有近 2 000 立方米的早期低放废物进行处置,其他核电产生的低中放废物都未进行最终的处置。


3 国外发达国家核电放射性废物治理体系健全,废物得到妥善处置


作为敏感性的特殊物质,对其管理有着独特的安全考虑,为加强对放射性废物的安全管理,国际原子能机构(IAEA)已于 1997 年通过了《放射性废物管理安全和乏燃料管理安全联合公约》,2009 年 IAEA 从放射性废物最终安全处置方案定性角度颁布了放射性废物分类安全导则。这表明,放射性废物的安全管理已成了世界性的命题。各有核国家特别是发达国家对放射性废物的管理给予了高度重视,并建立了一套专门的管理体系。


从管理体系的结构看,这些国家和地区的放射性废物管理体系的基本要素一般包括管理政策,主要是法律和法规;管理体制涉及主管审批、监管和控制的部门;废物处置实施机构;再就是废物处置资金来源、收费原则及标准方法。


多数拥有核电的发达国家已有覆盖了放射性废物管理的立法。这些国家以法律和法规形式定义了放射性废物,并包含了辐射防护、环境保护、确定义务及建立财务保证的各种程序。


在多数国家中,已设立了放射性废物管理的专门组织或机构,这些机构或组织通常是与负责审管和许可证颁发的当局分开的。


实施组织有各种各样的结构,原则是废物产生单位和废物处置单位是相对独立的。组织结构通常包括三种形式:一是由废物产生单位联合组成一个公司。如瑞典成立了瑞典核燃料和废物管理公司 SKB 来管理和处置乏燃料与放射性废物;日本由十家电力公司参与组建的日本核燃料有限公司(JNFL)。二是带有政府性质的国家公司,对全国放射性废物实施统筹管理,如法国国家放射性废物管理局(ANDRA)、俄罗斯 Rosatom 旗下 NORAO 公司等。三是商业运营模式。如美国法律规定各州自建或者成立协约州共享商业低放废物处置场,地方政府授权有资质的私营专业公司按商业运作模式承担低中放废物处置场的设计、建造和运营。


在先进的核国家,为管理所产生的大量放射性废物,通常建立了比较完善的资金筹集机制,为安全管理核能应用产生的放射性废物提供资金上的保证。资金筹集的方式随国家而异,但“污染者付费”的基本原则已为多数国家所采用,此原则对已有核电的国家成了国际惯例。除此之外,对处置收费原则和标准也进行了明确,包括交纳给地方的税费、资源补偿费用、运行费用、设施运行前摊销费用、关闭和长期监管费用等,并在核算全部费用的情况下,给与废物处置公司适当利润,这样的机制下,调动了地方和处置执行组织的积极性,有利于废物的处理处置。其他国家尤其是无核电而仅有核研究和应用的发展中国家,放射性废物管理的费用由政府承担。


4 我国核军工废物得到妥善处置,核电废物处置管理体制和法规尚需明确和完善


目前,我国有关放射性废物管理的法律法规体系主要有三个层面:一是国家层


面的,即 2003 年颁布的《中华人民共和国放射性污染防治法》和 2017 年颁布的《中华人民共和国核安全法》,主要从放射性污染的防治活动和核设施的安全活动进行了规定;二是国务院制定的核与辐射安全行政法规,对放射性废物的处理、贮存、处置和监督做出了规定;三是由国务院各部门(主要是生态环境部国家核安全局)发布的部门规章以及相关的国家标准和行业标准等组成,涵盖了放射性废物分类、安全标准、辐射防护、运输管理、退役要求和监管等。


1992 年,国务院在批转国家环保局《关于我国中低水平放射性废物处置的环


境政策的通知》(国发〔1992〕45)号(以下简称 45 号文)中,确定“区域处置、废物的产生单位与处置单位相分离、处置单位的财务相对独立等”作为我国低中放废物处置的基本方针,并规定了核电站产生的中低水平放射性废液固化体和固体废物的暂存年限为 5 年。


按照区域处置的方针,根据国家经贸委文件《关于同意成立中核清原环境技术工程公司的批复》(国经贸企〔1994〕352 号),该公司于 1995 年成立,主要经营范围为“从事放射性废物转形处理,放射性物质的运输和中、低水平放射性废物处置场的选址、设计、建造和运营及其相关业务”。由中核清原公司牵头,在原中国核工业总公司大批业内专家的支持下,按照当时核设施的分布,主要考虑在华南、华东、西北及西南等地区开展相关近地表处置场选址工作。


当前,由中核清原环境技术工程公司负责建设,现已建成的三座处置场:西北低中放近地表处置场位于西北地区的甘肃省,于 1998 年建成,1999 年开始试运行;广东北龙低中放固体废物处置场位于大亚湾核电站附近,在 1994 年由中核清原公司立项获得建造许可开建,并于 2000 年建成;中核清原公司在 2013 年获得四川飞凤山低中放固体废物处置场的建设许可开建,于 2015 年建成,2016 年 5 月获得运行许可,位于四川广元。两座处置场自运行以来,接收了约 5 万立方米低中放废物,保持了良好的安全纪录,形成了规范的管理体系。


在已建成的三个低中放近地表处置场中,西北处置场和飞凤山处置场以接收我国核工业和军工产生的放射性废物为主,西北处置接收过少量核电废物,飞凤山尚未接收过核电产生的废物。广东北龙处置场虽然是第一个真正意义上的核电废物处置场,但现在只做核电废物暂存使用,并未对废物进行最终处置。可以说,到目前为止,核电产生的低中放废物大部分都处于暂存状态,而且早期运行的核电站已经积累了大量低中放废物,许多废物暂存年限远远超过了 5 年,贮存风险在不断累积。


当前管理体制机制方面主要困局是对低中放处置场建设所在地的补偿、税费、经费筹措和管理、处置收费标准等没有明确的定量规定,地方和处置组织积极性都未得到调动和发挥。


在这样的困局之下,出现了地方政府支持建设核电站,但对建设废物处置场的热情不高的态度;出现了即使在本省建设处置场,也不同意外省废物运入处置的情况;出现了部分民众反对在当地选址、建设处置场的个别现象。目前处置场选址工作只能靠各集团的能力在一些省份开展选址方面的前期工作,但是,在没有地方政府支持的情况下,早期已完成的选址前期工作也只能被作为档案保存。


近年来,生态环境部提出在审核新核电站项目时必须落实相关废物处置去向的要求,使核电废物处置设施难以规划实施的局面得以改观。但是,由于存在不情愿和被动地满足要求,使得相关处置场项目的选址、立项还是困难重重;而且一旦每个有核电的省份都建设低中放处置场,也会造成处置场建设过多,处置资源浪费的状况出现,这也不符合中央协调发展的理念。2020 年以来,在中央的重视下,国防科工局先后核准了广东阳江、广西防城港、辽宁徐大堡等三个核电处置场,以及甘肃龙和集中处置场,基本确定了“区域 + 集中”的核电低中放废物的处置模式。


5 几点建议


5.1政府层面明确核电废物处置场牵头主管部门和完善政策法规


核电放射性废物处置场建设发展离不开政府主导,建议应尽快理顺管理体制机制,根据核电发展规划和核安全发展规划,结合实际,加快出台核电处置场建设总体布局与规划,明确处置场建设的立项程序并予以固化。


除原子能法和放射性废物管理法需要尽快立法之外,加快完善对低中放废物处置场地方补偿费、税费、处置费标准、经费来源与使用、合理利润等出台指导意见或者标准,充分调动地方政府、处置公司各方积极性,明确核电公司低中放废物应提取的费用标准,设置监管账户,既保证处置费用,也有利于促进核电企业做好经营。


由于处置场的建设运营涉及环境保护问题,放射性废物处置场无论是选址、建设还是运营,不同阶段都会或多或少地产生一些社会压力,引起公众关注。因此, 有效推进放射性废物处置工作必须得到政府有力的政策指导,依靠地方支持,并加强科普宣传工作以及获得公众的理解,三者缺一不可。


5.2 成立由核电利益相关方组成的国家级专业废物管理公司


放射性废物在处置完成后,一般需要 300 ~ 500 年的长期监护,而核电机组的运行期一般只有 60 年,依据废物产生单位与管理单位分开的原则,根据我国国情, 参照国际上成熟的经验,设立专门从事放射性废物管理机构,即专业放射性废物管理公司是较好的方式。公司可考虑由核电公司按照废物产生的量、承担的相应责任及已有的经验和品牌等因素作为股比参考,在章程中明确运营原则和机制,完全可以做到对各股东方负责的目的。公司可以考虑新设立或者对已有的公司进行股份制改造,经国务院环境保护主管部门审查批准,取得许可证,负责我国核电低中放固体废物处置场选址、建造和运行。


专业放射性废物管理公司按照国务院财政部门、价格主管部门会同国务院环境保护主管部门,规定放射性废物处置费用的提取和使用办法,申请废物处置费用,以公益化和市场化相结合为导向,考虑合适的利润空间,以确保放射性废物能够安全环保地进行处置。


5.3 核电低中放废物近地表处置场布局遵循因地制宜、就近集中、资源补偿的原则考虑到我国北方地区多平原,尤其是西北地区,地质构造稳固,地广人稀,适宜建设近地表处置场,成本较低;而我国南方地区多山地丘陵,易发生地质灾害,特别是滨海地区土地资源相对较少,人口稠密,工程造价也高昂许多。应充分考虑我国地理特点,扬长避短,从长远(300 年)来考虑合理利用国土资源。


场址应选择尽量靠近废物产生量较大的核设施营运单位,降低废物运输费用、风险和协调管理难度等,同时集中处置便于废物的安全管理。目前西北和西南(飞凤山)低中放处置场的建设遵循的就是这个原则。在核电大省建设低中放废物处置场,核电小省采取资源补充费方式,将核电废物运输到附近的处置场或西北处置场。


在我国“十四五”规划中,已明确提出建设核电低中放废物处置场的目标,在国家有关部门协调下,按照完成国家规划目标不动摇,核电企业集团积极与地方政府加强沟通合作,加快推动低中放废物处置场的选址、立项和建设等工作,安全及时处置核发电产生的废物,消除安全隐患,让国家满意,公众放心。


(本文刊载结束)


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