
概述
核環保是指核技術生產流程中污染物料的治理,包括核設施推理治理、乏燃料后處理及放射性廢物處理處置等內容。其目的是實現留存建(構)筑物和場址殘留放射性達到無限制開放水平,產生的各類廢棄物得到安全處理和處置,廢氣、廢液等流出物達標排放。
核技術是指以核性質、核反應、核效應和核譜學為基礎,以反應堆、加速器、輻射源和核輻射探測器為工具的現代高新技術。具有高的靈敏度、特異性、選擇性、抗干擾性、穿透性等特點。廣泛應用于國民經濟各個領域,亦為自然科學的深入發展提供了可能性。開拓的重要交叉學科有核農學、核醫學、同位素地質學等。此外,它在國家安全中占有重要位置。例如,核電是利用鈾元素制成的核燃料,通過反應堆設備中發生裂變,產生熱能,后又變成蒸汽,然后利用蒸汽推動汽輪機帶動發電機旋轉,最終源源不斷產生電能。核電站有很多優勢,其相比于太陽能,水能發電站,核電站占地面積小,成本有限,而且發電量多,如果沒有突發情況,核電是一種十分安全,高效,高產的發電方式。另外,核能發電不會產生大量二氧化碳,稱得上是一種非常環保的發電形式,且核能發電原料主要是鈾,而鈾除了可被用來發電外,沒有其他用途,功能比較單一,所以燃料市場較為穩定,同時,核燃料的能量密度比化石燃料高幾百萬倍,所以相同質量的核燃料體積小,儲存和運輸成本比較低,在核能發電的各項成本中,燃料費用所占比例較低,因此核能發電的穩定性非常高,被視為一種最為可靠的發電形式。
但核技術的缺點同樣十分明顯,首先,核技術的運用會產生許多高低階放射性廢料,而且處理非常困難,一般常用的處理方式為通過科學手段過濾之后,密封包裝然后深埋,處理成本非常高,所以此前日本為節約經費,才會提出將核廢水排進大海的餿主意,在國際社會中引發了巨大爭議,使之飽受詬病,其次,核能相較于一般的化石燃料,核電會排放更多的廢熱,繼而造成嚴重的熱污染。
總之,核能在很多方面確實有很大優勢,但核環保問題如果不能得到妥善解決,將可能給人類社會造成一場巨大災難。
核環保產業鏈上游包括核燃料循環、碳素及金屬、核島/常規島設備等,中游主要為核設施退役治理、乏燃料后處理和放射性廢物處置等核環保細分領域的包括核環保工程總承包(EPC)、核環保方案設計單位、和環保設備制造商在內的方案提供、實施方,下游則是以核電站回收、最終處置場等核環保場景應用為主。
圖:核環保行業產業鏈國內
中國的核設施退役始于上世紀90年代初,主要針對的是早期軍用核設施(部分軍工核設施從80年代開始陸續關停,進入監護運行狀態),經過20多年的工作取得了一定的成績,部分重要核設施和放射性廢物的治理工作已進入實施階段。在中國目前的核設施中,核電站占據相當大比例。由于最早運行的秦山一期核電站要到2024年后才開始關閉退役,現有條件下針對其退役技術的研究還很少,退役經驗缺失,目前原子能法還沒出臺,中國針對核設施退役的操作和驗收標準等也還不完善,還存在著反應堆封存多長時間合適、有的核設施是否可就地埋葬等問題的爭議,為安全、經濟、較快地完成退役任務,需要盡快開展有針對性地研究和論證。
自1986年以來,國務院、國家發改委、國家能源局等多部門都陸續印發了支持、規范核電行業的發展政策,內容涉及核電發展技術路線、核電廠建設規范、核電廠安全運行規范、上網電價政策等內容:
表:國內核環保相關政策
發布時間 | 發布部門 | 政策名稱 | 重點內容 | 政策性質 |
1986年10月 | 國務院 | 《民用核設施安全監督管理條例》 | 對民用核設施的選址、設計、建造、運行和退役做出規定 | 規范類 |
1978年6月 | 國家能源局 | 《核材料管制條例》 | 對保證核材料的安全與合法利用做出規定 ? | 規范類 |
1993年8月 | 生態環境部 | 《核電廠核事故應急管理條例》 | ? | 規范類 |
2005年8月 | 生態環境部 | 《放射性同位素與射線裝置安全和防護條例》 | ? | 規范類 |
2007年11月 | 國家發改委、國家能源局 | 《國家核電發展專題規劃(2005—2020年)》 | 電站投入商業運行開始時,即可在核電站發電成本中強制提取、積累核電站退役處理費用。在中央財政設立核電站退役專項基金賬戶,在各核電站商業運行期內提取。 | 規范類 |
2012年7月 | 國務院 | 《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》 | 加強核電安全、核燃料后處理和廢物處置等技術研究。 | 支持類 |
2013年1月 | 國務院 | 《能源發展“十二五”規劃的通知》 | 把“安全第一”仿真落實到核電規劃、建設、運行、退役全過程及所有相關產業。 | 支持類 |
2016年12月 | 國家發改委、國家能源局 | 《能源發展“十三五”規劃》 | 加快論證并推動大型商用乏燃料后處理廠建設。 | 支持類 |
2017年2月 | 國防科工局 | 《“十三五”核工業發展 規劃》 | 攻克乏燃料后處理技術。 | 支持類 |
2021年3月 | 《“十四五”規劃和2035遠景目標綱要》 | 建設核電站中低放廢棄物處置場,建設乏燃料后處理廠。 | 支持類 |
資料來源:國家能源局,生態環境部等
在我國當前的法律法規體系中,放射性廢物管理的原則是清晰的,但是在處置責任、實施方式、資金保障、公眾參與和激勵措施方面,還要進一步地明確和細化。為了保障政策在實施過程中有法可依,有章可循,應盡快建立健全相關法律體系,制定專門的放射性廢物管理法,使放射性廢物管理規范化、制度化,最終實現放射性廢物的有效、安全處置。放射性廢物管理專門法的立法可能需要長期的過程,故對現行相關法律的有效落實也非常關鍵,我國在此方面還亟待加強。例如,《核安全法》和《放射性污染防治法》規定了處置選址規劃、核設施退役和處置費用的具體管理辦法等,但還存在落實不到位的情況。
國外
完善的法律、法規、標準體系是放射性廢物處置工作的重要依據。美國、德國等核能大國均已建立了適應自身需求的法律、法規、標準體系。特別是在法律制定層面,除了服務于核能發展的基本法,它們還都建立了針對放射性廢物管理的專門法。國家政策來源于各國法律法規體系對放射性廢物處置的規定,各國一般都秉持以下原則制定相關政策:①誰產生誰負責;②安全是前提條件;③放射性廢物最小化;④分類處理處置;⑤政府負責監管;⑥監督和實施相互獨立;⑦鼓勵公眾參與。
表:國外核環保相關政策
國家 | 發布時間 | 政策名稱 | 重點內容 |
美國 | 1954年 | 《原子能法》(修正本) | 明確了原子能委員會的職能——鼓勵民用核能發展、保障核電安全和實施核武器計劃。 |
1980年 | 《低放射性廢物政策修訂案》 | 為處置商業低放射性廢物制定了政策。 | |
1982年 | 《核廢料政策法》 | 對聯邦政府在高放射性廢物和乏燃料處置方面的責任和政策做出了規定 | |
1992年 | 《能源政策法》 | ||
德國 | 1959年 | 《和平利用原子能和防止其危害法》 | 包括立法宗旨和定義,主管部門職責、政府監督機制和違法行為的行政責任,核設施(尤其是核電站)、核燃料和核廢料的相關規范。該法還明確與其它現行法律、已加入國際公約和協議的關系,提出了具體的要求,具有很強的操作性。 |
1984年 | 《核安全和輻射防護法》 | 對德國輻射監測、放射性廢物基本標準做出規定 | |
1986年 | 《輻射防護法》 | ||
德國的核能法律框架,總體上是由基本法做指導,然后用不同的法律、法令對核能利用予以規范調整,由此形成了涵蓋礦業體制、放射性物質和核能材料設備貿易、輻射防護、放射性廢物管理、核不擴散和實物保護、運輸和核損害責任等各個方面的完善法律體系。不過,德國的能源戰略重點卻已經開始轉向可再生能源,是全球唯一在法律中確立“逐步淘汰核電”的核電大國。 | |||
日本 | 1955年 | 《原子能基本法》 | 核能領域的核心法律 |
1957年 | 《核材料、核燃料及核反應堆監管法》 | 規定了從事核能相關活動的許可證管理制度 | |
1999年 | 《原子能災害對策特別措施法》 | 針對原子能災害的特殊性,就原子能從業人員的原子能災害預防義務、原子能緊急事態公告的發布、原子能災害對策本部的設置、緊急事態應急對策的實施以及其它原子能災害相關事項 | |
2000年 | 《特定放射性廢棄物最終處置法》 | 規定處理場選定程序等 | |
美國 | 1954年 | 《原子能法》(修正本) | 明確了原子能委員會的職能——鼓勵民用核能發展、保障核電安全和實施核武器計劃。 |
1980年 | 《低放射性廢物政策修訂案》 | 為處置商業低放射性廢物制定了政策。 | |
1982年 | 《核廢料政策法》 | 對聯邦政府在高放射性廢物和乏燃料處置方面的責任和政策做出了規定 | |
1992年 | 《能源政策法》 |
資料來源:中國核技術網,中國核電網,中國電力網
放射性廢物管理一般秉承監督與實施相互獨立的原則,各國都設立了獨立的監管機構。核設施產生的放射性廢物根據類別差異,不同國家有各自的處置實施方式。對高放廢物處置,一般由政府或政府所屬部門專門成立的具有商業性質的實施機構負責。對低放廢物的處置,有的由政府或政府所屬部門專門成立的實施機構處理,有的由商業公司處理。對于政府專門成立的實施機構,一般是國家、國家所屬部門或國家公共機構直接負責或監督,如美國DOE下屬的環境管理辦公室(Office of Environmental Management)和核能辦公室(Office of Nuclear Energy)、法國國家放射性廢物管理局(ANDRA)、英國核退役管理局(NDA)、韓國放射性廢物管理機構(KORAD)、日本核廢物管理組織(NUMO)等。對于商業公司實施方式,一般由核能公司(或政府與核能公司一起)組建放射性廢物管理專營機構,機構的職責范圍根據各國的具體情況制定,如加拿大核廢物管理組織(NWMO)、俄羅斯放射性廢物管理國家運營商(NO RAO)和國有放射性廢物管理企業(Ros RAO)等。
隨著中國核電產業的規模化發展,核電站乏燃料產生量日益增加,乏燃料后處理需求日益凸顯。乏燃料處理方式基本可分為兩種,一種是“開式核燃料循環”,即直接將乏燃料冷卻、包裝后作為廢物送入深地質層處置或長期貯存。另一種是“閉式核燃料循環處理”,即將乏燃料送入后處理廠,將鈾和钚等有用物質進行分離、回收再利用,之后將 廢物固化后進行深地質層處置或進行分離嬗變。上世紀80年代中國就確定了核燃料“閉式循環”的技術路線,該技術可大幅提高鈾資源的利用率,同時顯著減小放射性廢物體積并降低其毒性。
目前,中國在運行好當前中試廠的基礎上,應重點攻克高燃耗乏燃料后處理技術、關鍵后處理設備的研發以及錒系元素的分離工藝等,依靠自主創新能力,開發具有自主知識產權的工藝流程,完善乏燃料后處理技術行業標準。乏燃料后處理廠為一個復雜的系統工程,需在強化核科學技術與工程、自動控制技術、遙測/遙感技術等學科之間交叉互動的基礎上,分批攻關乏燃料后處理廠建設的關鍵技術。
在乏燃料后處理技術上,重點發展高溫首端與先進無鹽二循環分離技術,強化工程放大能力,集成建設百公斤級、多種乏燃料后處理研究平臺,結合國際先進工藝,開發兼容處理金屬及氧化物乏燃料的后處理工藝。
“閉式核燃料循環”作為中國乏燃料處理的必經之路,對安全環保措施以及技術工藝都有著極高的要求,國際上主要有法國、英國、日本、印度等國家采用該處理方式。中國盡管從上世紀 80 年代就確定了“閉式核燃料循環”的戰略,但至今仍未能完全實現自主研發及規模化生產。在發改委和國家能源局共同印發的《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》中,把“乏燃料后處理與高放廢物安全處理處置技術創新”作為重點任務之一,提出要推進大型商用水法后處理廠建設,加強先進燃料循環的干法后處理研發與攻關,目標在2030年要建成完善的先進水法后處理技術研發平臺體系,基本建成中國首座800噸大型商用乏燃料后處理廠。
一方面,通過“開式核燃料循環”,即直接貯存方式處理乏燃料,絕大部分核電站的在堆貯存水池容量已超負荷:另一方面,通過“閉式核燃料循環處理”,中國在建的首套乏燃料處理能力僅有200噸/年。所以,中國不斷累積的核電乏燃料處理剛性需求與短缺的乏燃料后處理產能之間的矛盾日益突出,因此迫切需要發展“閉式核燃料循環處理”相關技術和建設產能。該技術是中國未來核電行業急待推進發展的重要環節之一,具有廣闊的產業前景。
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