
概述
核環(huán)保是指核技術(shù)生產(chǎn)流程中污染物料的治理,包括核設(shè)施推理治理、乏燃料后處理及放射性廢物處理處置等內(nèi)容。其目的是實(shí)現(xiàn)留存建(構(gòu))筑物和場(chǎng)址殘留放射性達(dá)到無(wú)限制開(kāi)放水平,產(chǎn)生的各類(lèi)廢棄物得到安全處理和處置,廢氣、廢液等流出物達(dá)標(biāo)排放。
核技術(shù)是指以核性質(zhì)、核反應(yīng)、核效應(yīng)和核譜學(xué)為基礎(chǔ),以反應(yīng)堆、加速器、輻射源和核輻射探測(cè)器為工具的現(xiàn)代高新技術(shù)。具有高的靈敏度、特異性、選擇性、抗干擾性、穿透性等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,亦為自然科學(xué)的深入發(fā)展提供了可能性。開(kāi)拓的重要交叉學(xué)科有核農(nóng)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、同位素地質(zhì)學(xué)等。此外,它在國(guó)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(guò)反應(yīng)堆設(shè)備中發(fā)生裂變,產(chǎn)生熱能,后又變成蒸汽,然后利用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),最終源源不斷產(chǎn)生電能。核電站有很多優(yōu)勢(shì),其相比于太陽(yáng)能,水能發(fā)電站,核電站占地面積小,成本有限,而且發(fā)電量多,如果沒(méi)有突發(fā)情況,核電是一種十分安全,高效,高產(chǎn)的發(fā)電方式。另外,核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳,稱(chēng)得上是一種非常環(huán)保的發(fā)電形式,且核能發(fā)電原料主要是鈾,而鈾除了可被用來(lái)發(fā)電外,沒(méi)有其他用途,功能比較單一,所以燃料市場(chǎng)較為穩(wěn)定,同時(shí),核燃料的能量密度比化石燃料高幾百萬(wàn)倍,所以相同質(zhì)量的核燃料體積小,儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本比較低,在核能發(fā)電的各項(xiàng)成本中,燃料費(fèi)用所占比例較低,因此核能發(fā)電的穩(wěn)定性非常高,被視為一種最為可靠的發(fā)電形式。
但核技術(shù)的缺點(diǎn)同樣十分明顯,首先,核技術(shù)的運(yùn)用會(huì)產(chǎn)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(guò)科學(xué)手段過(guò)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(jié)約經(jīng)費(fèi),才會(huì)提出將核廢水排進(jìn)大海的餿主意,在國(guó)際社會(huì)中引發(fā)了巨大爭(zhēng)議,使之飽受詬病,其次,核能相較于一般的化石燃料,核電會(huì)排放更多的廢熱,繼而造成嚴(yán)重的熱污染。
總之,核能在很多方面確實(shí)有很大優(yōu)勢(shì),但核環(huán)保問(wèn)題如果不能得到妥善解決,將可能給人類(lèi)社會(huì)造成一場(chǎng)巨大災(zāi)難。
核環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈上游包括核燃料循環(huán)、碳素及金屬、核島/常規(guī)島設(shè)備等,中游主要為核設(shè)施退役治理、乏燃料后處理和放射性廢物處置等核環(huán)保細(xì)分領(lǐng)域的包括核環(huán)保工程總承包(EPC)、核環(huán)保方案設(shè)計(jì)單位、和環(huán)保設(shè)備制造商在內(nèi)的方案提供、實(shí)施方,下游則是以核電站回收、最終處置場(chǎng)等核環(huán)保場(chǎng)景應(yīng)用為主。
國(guó)內(nèi)
圖:核環(huán)保行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
中國(guó)的核設(shè)施退役始于上世紀(jì)90年代初,主要針對(duì)的是早期軍用核設(shè)施(部分軍工核設(shè)施從80年代開(kāi)始陸續(xù)關(guān)停,進(jìn)入監(jiān)護(hù)運(yùn)行狀態(tài)),經(jīng)過(guò)20多年的工作取得了一定的成績(jī),部分重要核設(shè)施和放射性廢物的治理工作已進(jìn)入實(shí)施階段。在中國(guó)目前的核設(shè)施中,核電站占據(jù)相當(dāng)大比例。由于最早運(yùn)行的秦山一期核電站要到2024年后才開(kāi)始關(guān)閉退役,現(xiàn)有條件下針對(duì)其退役技術(shù)的研究還很少,退役經(jīng)驗(yàn)缺失,目前原子能法還沒(méi)出臺(tái),中國(guó)針對(duì)核設(shè)施退役的操作和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等也還不完善,還存在著反應(yīng)堆封存多長(zhǎng)時(shí)間合適、有的核設(shè)施是否可就地埋葬等問(wèn)題的爭(zhēng)議,為安全、經(jīng)濟(jì)、較快地完成退役任務(wù),需要盡快開(kāi)展有針對(duì)性地研究和論證。
自1986年以來(lái),國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等多部門(mén)都陸續(xù)印發(fā)了支持、規(guī)范核電行業(yè)的發(fā)展政策,內(nèi)容涉及核電發(fā)展技術(shù)路線、核電廠建設(shè)規(guī)范、核電廠安全運(yùn)行規(guī)范、上網(wǎng)電價(jià)政策等內(nèi)容:
表:國(guó)內(nèi)核環(huán)保相關(guān)政策
發(fā)布時(shí)間 | 發(fā)布部門(mén) | 政策名稱(chēng) | 重點(diǎn)內(nèi)容 | 政策性質(zhì) |
1986年10月 | 國(guó)務(wù)院 | 《民用核設(shè)施安全監(jiān)督管理?xiàng)l例》 | 對(duì)民用核設(shè)施的選址、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和退役做出規(guī)定 | 規(guī)范類(lèi) |
1978年6月 | 國(guó)家能源局 | 《核材料管制條例》 | 對(duì)保證核材料的安全與合法利用做出規(guī)定 | 規(guī)范類(lèi) |
1993年8月 | 生態(tài)環(huán)境部 | 《核電廠核事故應(yīng)急管理?xiàng)l例》 | 規(guī)范類(lèi) | |
2005年8月 | 生態(tài)環(huán)境部 | 《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》 | 規(guī)范類(lèi) | |
2007年11月 | 國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局 | 《國(guó)家核電發(fā)展專(zhuān)題規(guī)劃(2005—2020年)》 | 電站投入商業(yè)運(yùn)行開(kāi)始時(shí),即可在核電站發(fā)電成本中強(qiáng)制提取、積累核電站退役處理費(fèi)用。在中央財(cái)政設(shè)立核電站退役專(zhuān)項(xiàng)基金賬戶(hù),在各核電站商業(yè)運(yùn)行期內(nèi)提取。 | 規(guī)范類(lèi) |
2012年7月 | 國(guó)務(wù)院 | 《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 | 加強(qiáng)核電安全、核燃料后處理和廢物處置等技術(shù)研究。 | 支持類(lèi) |
2013年1月 | 國(guó)務(wù)院 | 《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃的通知》 | 把“安全第一”仿真落實(shí)到核電規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、退役全過(guò)程及所有相關(guān)產(chǎn)業(yè)。 | 支持類(lèi) |
2016年12月 | 國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局 | 《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》 | 加快論證并推動(dòng)大型商用乏燃料后處理廠建設(shè)。 | 支持類(lèi) |
2017年2月 | 國(guó)防科工局 | 《“十三五”核工業(yè)發(fā)展 規(guī)劃》 | 攻克乏燃料后處理技術(shù)。 | 支持類(lèi) |
2021年3月 | 《“十四五”規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》 | 建設(shè)核電站中低放廢棄物處置場(chǎng),建設(shè)乏燃料后處理廠。 | 支持類(lèi) |
在我國(guó)當(dāng)前的法律法規(guī)體系中,放射性廢物管理的原則是清晰的,但是在處置責(zé)任、實(shí)施方式、資金保障、公眾參與和激勵(lì)措施方面,還要進(jìn)一步地明確和細(xì)化。為了保障政策在實(shí)施過(guò)程中有法可依,有章可循,應(yīng)盡快建立健全相關(guān)法律體系,制定專(zhuān)門(mén)的放射性廢物管理法,使放射性廢物管理規(guī)范化、制度化,最終實(shí)現(xiàn)放射性廢物的有效、安全處置。放射性廢物管理專(zhuān)門(mén)法的立法可能需要長(zhǎng)期的過(guò)程,故對(duì)現(xiàn)行相關(guān)法律的有效落實(shí)也非常關(guān)鍵,我國(guó)在此方面還亟待加強(qiáng)。例如,《核安全法》和《放射性污染防治法》規(guī)定了處置選址規(guī)劃、核設(shè)施退役和處置費(fèi)用的具體管理辦法等,但還存在落實(shí)不到位的情況。
國(guó)外
完善的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系是放射性廢物處置工作的重要依據(jù)。美國(guó)、德國(guó)等核能大國(guó)均已建立了適應(yīng)自身需求的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系。特別是在法律制定層面,除了服務(wù)于核能發(fā)展的基本法,它們還都建立了針對(duì)放射性廢物管理的專(zhuān)門(mén)法。國(guó)家政策來(lái)源于各國(guó)法律法規(guī)體系對(duì)放射性廢物處置的規(guī)定,各國(guó)一般都秉持以下原則制定相關(guān)政策:①誰(shuí)產(chǎn)生誰(shuí)負(fù)責(zé);②安全是前提條件;③放射性廢物最小化;④分類(lèi)處理處置;⑤政府負(fù)責(zé)監(jiān)管;⑥監(jiān)督和實(shí)施相互獨(dú)立;⑦鼓勵(lì)公眾參與。
表:國(guó)外核環(huán)保相關(guān)政策
國(guó)家 | 發(fā)布時(shí)間 | 政策名稱(chēng) | 重點(diǎn)內(nèi)容 |
美國(guó) | 1954年 | 《原子能法》(修正本) | 明確了原子能委員會(huì)的職能——鼓勵(lì)民用核能發(fā)展、保障核電安全和實(shí)施核武器計(jì)劃。 |
1980年 | 《低放射性廢物政策修訂案》 | 為處置商業(yè)低放射性廢物制定了政策。 | |
1982年 | 《核廢料政策法》 | 對(duì)聯(lián)邦政府在高放射性廢物和乏燃料處置方面的責(zé)任和政策做出了規(guī)定 | |
1992年 | 《能源政策法》 | ||
德國(guó) | 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(mén)職責(zé)、政府監(jiān)督機(jī)制和違法行為的行政責(zé)任,核設(shè)施(尤其是核電站)、核燃料和核廢料的相關(guān)規(guī)范。該法還明確與其它現(xiàn)行法律、已加入國(guó)際公約和協(xié)議的關(guān)系,提出了具體的要求,具有很強(qiáng)的操作性。 |
1984年 | 《核安全和輻射防護(hù)法》 | 對(duì)德國(guó)輻射監(jiān)測(cè)、放射性廢物基本標(biāo)準(zhǔn)做出規(guī)定 | |
1986年 | 《輻射防護(hù)法》 | ||
德國(guó)的核能法律框架,總體上是由基本法做指導(dǎo),然后用不同的法律、法令對(duì)核能利用予以規(guī)范調(diào)整,由此形成了涵蓋礦業(yè)體制、放射性物質(zhì)和核能材料設(shè)備貿(mào)易、輻射防護(hù)、放射性廢物管理、核不擴(kuò)散和實(shí)物保護(hù)、運(yùn)輸和核損害責(zé)任等各個(gè)方面的完善法律體系。不過(guò),德國(guó)的能源戰(zhàn)略重點(diǎn)卻已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)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(guó)。 | |||
日本 | 1955年 | 《原子能基本法》 | 核能領(lǐng)域的核心法律 |
1957年 | 《核材料、核燃料及核反應(yīng)堆監(jiān)管法》 | 規(guī)定了從事核能相關(guān)活動(dòng)的許可證管理制度 | |
1999年 | 《原子能災(zāi)害對(duì)策特別措施法》 | 針對(duì)原子能災(zāi)害的特殊性,就原子能從業(yè)人員的原子能災(zāi)害預(yù)防義務(wù)、原子能緊急事態(tài)公告的發(fā)布、原子能災(zāi)害對(duì)策本部的設(shè)置、緊急事態(tài)應(yīng)急對(duì)策的實(shí)施以及其它原子能災(zāi)害相關(guān)事項(xiàng) | |
2000年 | 《特定放射性廢棄物最終處置法》 | 規(guī)定處理場(chǎng)選定程序等 | |
美國(guó) | 1954年 | 《原子能法》(修正本) | 明確了原子能委員會(huì)的職能——鼓勵(lì)民用核能發(fā)展、保障核電安全和實(shí)施核武器計(jì)劃。 |
1980年 | 《低放射性廢物政策修訂案》 | 為處置商業(yè)低放射性廢物制定了政策。 | |
1982年 | 《核廢料政策法》 | 對(duì)聯(lián)邦政府在高放射性廢物和乏燃料處置方面的責(zé)任和政策做出了規(guī)定 | |
1992年 | 《能源政策法》 |
放射性廢物管理一般秉承監(jiān)督與實(shí)施相互獨(dú)立的原則,各國(guó)都設(shè)立了獨(dú)立的監(jiān)管機(jī)構(gòu)。核設(shè)施產(chǎn)生的放射性廢物根據(jù)類(lèi)別差異,不同國(guó)家有各自的處置實(shí)施方式。對(duì)高放廢物處置,一般由政府或政府所屬部門(mén)專(zhuān)門(mén)成立的具有商業(yè)性質(zhì)的實(shí)施機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。對(duì)低放廢物的處置,有的由政府或政府所屬部門(mén)專(zhuān)門(mén)成立的實(shí)施機(jī)構(gòu)處理,有的由商業(yè)公司處理。對(duì)于政府專(zhuān)門(mén)成立的實(shí)施機(jī)構(gòu),一般是國(guó)家、國(guó)家所屬部門(mén)或國(guó)家公共機(jī)構(gòu)直接負(fù)責(zé)或監(jiān)督,如美國(guó)DOE下屬的環(huán)境管理辦公室(Office of Environmental Management)和核能辦公室(Office of Nuclear Energy)、法國(guó)國(guó)家放射性廢物管理局(ANDRA)、英國(guó)核退役管理局(NDA)、韓國(guó)放射性廢物管理機(jī)構(gòu)(KORAD)、日本核廢物管理組織(NUMO)等。對(duì)于商業(yè)公司實(shí)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(zhuān)營(yíng)機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)的職責(zé)范圍根據(jù)各國(guó)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(guó)家運(yùn)營(yíng)商(NO RAO)和國(guó)有放射性廢物管理企業(yè)(Ros RAO)等。
隨著中國(guó)核電產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展,核電站乏燃料產(chǎn)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(kāi)式核燃料循環(huán)”,即直接將乏燃料冷卻、包裝后作為廢物送入深地質(zhì)層處置或長(zhǎng)期貯存。另一種是“閉式核燃料循環(huán)處理”,即將乏燃料送入后處理廠,將鈾和钚等有用物質(zhì)進(jìn)行分離、回收再利用,之后將 廢物固化后進(jìn)行深地質(zhì)層處置或進(jìn)行分離嬗變。上世紀(jì)80年代中國(guó)就確定了核燃料“閉式循環(huán)”的技術(shù)路線,該技術(shù)可大幅提高鈾資源的利用率,同時(shí)顯著減小放射性廢物體積并降低其毒性。
目前,中國(guó)在運(yùn)行好當(dāng)前中試廠的基礎(chǔ)上,應(yīng)重點(diǎn)攻克高燃耗乏燃料后處理技術(shù)、關(guān)鍵后處理設(shè)備的研發(fā)以及錒系元素的分離工藝等,依靠自主創(chuàng)新能力,開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝流程,完善乏燃料后處理技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。乏燃料后處理廠為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需在強(qiáng)化核科學(xué)技術(shù)與工程、自動(dòng)控制技術(shù)、遙測(cè)/遙感技術(shù)等學(xué)科之間交叉互動(dòng)的基礎(chǔ)上,分批攻關(guān)乏燃料后處理廠建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。
在乏燃料后處理技術(shù)上,重點(diǎn)發(fā)展高溫首端與先進(jìn)無(wú)鹽二循環(huán)分離技術(shù),強(qiáng)化工程放大能力,集成建設(shè)百公斤級(jí)、多種乏燃料后處理研究平臺(tái),結(jié)合國(guó)際先進(jìn)工藝,開(kāi)發(fā)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(huán)”作為中國(guó)乏燃料處理的必經(jīng)之路,對(duì)安全環(huán)保措施以及技術(shù)工藝都有著極高的要求,國(guó)際上主要有法國(guó)、英國(guó)、日本、印度等國(guó)家采用該處理方式。中國(guó)盡管從上世紀(jì) 80 年代就確定了“閉式核燃料循環(huán)”的戰(zhàn)略,但至今仍未能完全實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)及規(guī)模化生產(chǎn)。在發(fā)改委和國(guó)家能源局共同印發(fā)的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)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(shù)創(chuàng)新”作為重點(diǎn)任務(wù)之一,提出要推進(jìn)大型商用水法后處理廠建設(shè),加強(qiáng)先進(jìn)燃料循環(huán)的干法后處理研發(fā)與攻關(guān),目標(biāo)在2030年要建成完善的先進(jìn)水法后處理技術(shù)研發(fā)平臺(tái)體系,基本建成中國(guó)首座800噸大型商用乏燃料后處理廠。
一方面,通過(guò)“開(kāi)式核燃料循環(huán)”,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(fù)荷:另一方面,通過(guò)“閉式核燃料循環(huán)處理”,中國(guó)在建的首套乏燃料處理能力僅有200噸/年。所以,中國(guó)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(chǎn)能之間的矛盾日益突出,因此迫切需要發(fā)展“閉式核燃料循環(huán)處理”相關(guān)技術(shù)和建設(shè)產(chǎn)能。該技術(shù)是中國(guó)未來(lái)核電行業(yè)急待推進(jìn)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一,具有廣闊的產(chǎn)業(yè)前景。