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加拿大乏燃料长期管理计划

来源:中核战略规划研究总院2020-12-07

内容描述

 2002年,加拿大通过了《核燃料废物法》(Nuclear Fuel Waste Act)。此后,加拿大核废物管理组织(NWMO)就一直致力于制定加拿大的乏燃料长期管理计划。2005年,NWMO提出“适应性阶段管理(Adaptive Phased Management,APM)”计划。2007年,加拿大政府采纳了NWMO的建议,将APM计划作为未来乏燃料管理的方案。

 APM计划既涉及管理,又包含了技术问题,旨在将不断发展的技术和经验应用到乏燃料管理项目中。APM计划涵盖了深地质处置库(DGR)的选址、工程设计、建造、运营、长期监测和最终退役。根据该计划,乏燃料将隔离和处置在位于地下500米深处稳定结晶岩或沉积岩地层内的集中式深地质处置库中。深地质处置库的设计包含多层屏障,以长期安全地封存和隔离乏燃料。在地上,将乏燃料棒束封装在镀铜的钢制乏燃料容器(UFC)内,并将其包装到膨润土缓冲箱中。然后,将装有乏燃料容器的膨润土缓冲箱组件放入开挖的地下处置室内,并用黏土回填材料和处置室密封材料进行密封,形成主要的工程屏障系统(EBS)。

 NWMO目前正在进行验证试验,目的是验证EBS的设计和制造技术,以及验证相关的处置设备和工艺。由于有的新技术缺乏可参考的验证经验,因此需要对这些新技术进行物理验证,否则可能会导致APM方案具有不可接受的技术风险和项目实施风险。验证试验最近开始了“系列化生产”的试验,即采用结构化的生产方式制造EBS的各种元件,然后在地上模拟处置室进行技术验证。系列化生产的目的是模拟简化的操作,为处置库的设计提供信心,同时为所制造的组件及其性能提供初步统计数据。研发活动贯穿在系列化生产过程中,以对现有设备和工艺进行改进。

 “验证试验”项目已取得以下进展:UFC组件的全尺寸样机和嵌入结构;成功实现UFC的全尺寸外部压力测试;成功实现高度压实两层式膨润土黏土缓冲箱的全尺寸制造;成功实现颗粒状膨润土间隙填充材料的全尺寸填充试验;完成全尺寸模拟处置室、颗粒状膨润土填充材料的螺旋钻系统、膨润土黏土缓冲箱定型室、膨润土黏土缓冲材料贮存室、铜涂层冷喷涂工艺室等系统的设计、制造和调试。

 为了支撑“验证试验”,未来将进一步优化系统,特别是系列化生产项目相关的系统,包括:UFC原型的系列化生产;膨润土间隙填充材料的输送和填充系统;叉车式处置装置;优化的铜涂层电镀生产线。

 到2021年,NWMO预计将完成系列化生产项目,在一个地上模拟处置室内成功地处置20个EBS组件。2021年之后,NWMO将继续推进DGR的概念设计进入到APM的初步工程阶段和详细工程阶段。

                                                                                                                                                                             (中核战略规划研究总院 陈亚君)

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