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世界各國除役拆廠作業規劃與廢棄物處理現況

5 世界各國除役拆廠作業規劃與廢棄物處理現況

文‧ 編輯室


根據《華爾街日報》的報導,人類將在未來的這幾年內面臨到最大的一波核電廠拆廠潮,因為全球約450 座的核電廠有超過一半都將到達40 年的運轉年限,需進行除役。拆解一座核電廠除了需要一段很長的時間,以及最高15 億美金的花費,除了需要分階段的拆除廠房以及反應爐之外,還要替廠內受放射性汙染的設備(包含重達數百噸的反應爐壓力槽)進行除汙,並視其情況進行回收再利用;因拆解作業所產生的放射性廢棄物則需依其放射性高低來決定其處置方式。電力公司必須依照所簽屬的合約,依合約內容要求來完成拆廠作業,歸還土地,並妥善的處理與處置放射性廢棄物。

一般來說,核電機組在除役前需先準備除役計畫、環評報告等前置作業,上呈管制機構獲頒除役執照後,才可以開始依照除役計畫來進行除役工作。各核電廠營運廠商可向主管機關申請的除役執照,國際原子能總署(IAEA)依反應爐拆除方式的不同將其分為3 種,分別是「立即拆除(DECON)」、「安全貯存(SAFSTOR)」,以及「就地掩埋(ENTOMB)」。以美國為例,根據美國法規規定,核子設施除役的期限為60 年,所以廠商所採取的除役方式以「立即拆除」與「安全貯存」這兩種方式為主要,這兩種除役方式所需要的執行年限分別介於5-10 年以及30-50 年間。而「就地掩埋」顧名思義,即直接把核設施(含所有的放射性物質)於該處掩埋封存,沒有設立年限,未來亦不需要進行拆除,車諾比核災後蘇聯即採用此種方式來封存該電廠,但美國核能管制委員會(NRC)至今仍未核發這類除役執照。



從符合經濟效益的角度來考量,立即拆除當然是最好的選擇,但也有核電廠必須考量到用過核燃料與放射性廢棄物的貯存地點尚未完善,而選擇安全貯存的方式,來爭取多一點時間,再進行核子設施的拆解,對一些由政府以公務預算來籌措除役經費的核子設施,延遲拆除可讓政府有較多的時間來籌措經費,但延遲拆除則有增加後代子孫負擔的缺點,各有其利弊。電力公司會根據各電廠的情況來選擇不同的方案,也有不少同時採取這兩種除役方式,來替電廠內不同的設施進行除役作業的例子,最常見的即是反應爐區域採用安全貯存,其他區域則進行立即拆除。在反應爐停機後,需先將用過核燃料移出燃料池、進行廠內放射性汙染的調查,並進行設備與系統的除污、清洗管線,範圍涵蓋了反應爐容器、加壓器、蒸汽產生器、冷卻水系統、抽水幫浦等以管線接連在一起的設備。這個階段約需要5-10 年的時間,可以除掉整個電廠超過99% 的放射線,反應爐區域也從這個階段開始進入安全貯存期,待剩餘的放射線降至安全許可值之後,工作人員就可以進入管制區內進行拆除作業。

拆除核電機組的工程浩大,由於電廠占地甚廣、設施龐大,加上有些設施、區域受到不同程度的放射線汙染等原因,需要事先詳細的規劃,分階段的利用切割、甚至爆破等技術來拆除核電機組。拆除作業主要可分成3 個階段,第一階段為反應爐區域之外輔助性設備的拆除,第二階段為反應爐區域的拆除,第三則為剩餘最外層建築物的拆除。第一階段所拆除的區域為大型輔助性設施,包含渦輪增壓器本體、發電機、燃料池、熱交換器、蒸氣配管、排氣設備、供水設備、冷凝設施等,同時反應爐安全貯存。待這些輔助性設施拆除至一個段落、反應爐完成安全貯存後,即可開始第二階段拆除反應爐建築內的反應爐本體、壓力槽、蒸汽產生器等設施,以及外圍剩餘較小型的輔助性設施。最後則是外層建築物以及管制區域外設備、機器的解體與拆除,並解除區域管制。


放射性廢棄物的處理

國際原子能總署依照放射性活度的高低,將核電廠所產生的廢棄物分成6 種,分別為高放射性廢棄物、中放射性廢棄物、低放射性廢棄物、極低放射性廢棄物、極短半化廢棄物(Very short lived waste,主要是研究與醫療用途之廢棄物,不適用於核電廠除役),以及豁免廢棄物(Exempt waste)。國際上大部分核電使用國家都參考國際原子能總署的分類來制定各國放射性廢棄物的分類方式,因此雖然各國有各自的分類系統,但其實大多都大同小異。核子設施內部屬於高放射性廢棄物的如用過核燃料,以及用過核燃料再處理過程中所產生的玻璃固化廢棄物等,由於放射性非常高,在完成中期貯存後需要適當、穩定的深層地質處置場才可進行最終處置。

在反應爐運轉期間,會有少部分的放射性物質自反應爐周圍組件直接、或間接的接觸到核電廠其他組件,這些組件在拆除後都必須列為「中、低或極低放射性廢棄物」。由於放射性活度濃度還是有些差距,這些中低放射性廢棄物也會採取不同的最終處置方法。放射性極低的低放廢棄物只需儲存在地面開挖之溝渠式(Trench)貯存設施內即可,監管時間約50 年;放射性較低的低放廢棄物則需要放在比溝渠稍微深一點的地下水泥窖式(Pit)貯存設施,監管時間約300 年;放射性較高的低放廢棄物就必須要貯存在地下深100 公尺處的中深度(Subsurface)水泥窖式處置設施中,監管時間長達數百年。屬於放射性較高之低放廢棄物為核燃料控制棒與其他反應爐爐心內部的組件,放射性較低的有過濾器、廢液、使用過的設備工具等,放射性極低的則是像自建築物或輔助性設備切割、拆解下來的混凝土碎石、土壤與金屬。在反應爐除役期間,這些廢棄物在拆解下來後會分區暫時貯存在核電廠內,日本敦賀1 號機的情況是將放射性較高之低放射棄物貯存在反應爐建築物內,放射性較低的會貯存在渦輪增壓器建築內,放射性極低的則會在裝桶後集中放置在電廠室外的空地,最後才會依照不同廢棄物的處置方式分別運送至適當的最終處置設施。

至於自電廠內其他地方拆解下來的廢棄物,需依各國管制機構規定的相關「放射性廢棄物管理辦法」,進行放射性檢測,廢棄物的放射性活度或比活度需符合規定的標準值才可以「解除管制(Clearance)」並釋出,即「豁免廢棄物」。豁免廢棄物不需要任何放射性防護管制措施,後續的處理與使用都與非放射性廢棄物相同,並可視情況進行回收再使用,如桌椅、磚頭等,以減少廢棄物體積。而不符合放行標準的廢棄物則會依其放射性活度濃度將其歸列入放射性廢棄物體系並進行管理,在輻射影響衰退至可忽略程度後才可解除管制。另外,若廢棄物含有的是已存在於自然界的天然放射性核種,這種廢棄物也不會被列為放射性廢棄物,亦不需要進行管制。

目前全球使用核能的國家幾乎都依照國際原子能總署2004 年所發布的「排除、豁免及解除管制概念之應用」導則來制定相關管制辦法,該導則公布了各種核種的標準建議值,也提到輻射影響小於天然背景值的1%至可忽略程度則可視為不需管制的輻射劑量。國際間除了美國認定解除管制標準並非急迫性法規,大部分核電使用國家都依照國際原子能總署所建議的數值來制定符合該國國情與環境的解除管制法規,並在核電廠除役期間嚴格執行。



那除役一座核電廠所產生的廢棄物比例又是多少呢?前面提到的廢棄物都是電廠「管制區內」的放射性廢棄物,除了放射性廢棄物之外還有非放射性的廢棄物,「管制區外」的工業用廢棄物則都屬於非放射性廢棄物。據了解,核電廠除役後超過95% 的廢棄物是屬於可解除管制、外釋的廢棄物,只有不到5% 的廢棄物屬於低放射性廢棄物。以110 萬瓩壓水式反應爐(PWR)為例,根據德國VGB 協會的數據,除役過程中自電廠管制區所產生的廢棄物容積約有15.7 萬公噸,其中有14.3 萬公噸如混凝土結構體的廢棄物可以直接解除管制,剩餘的1.3 萬公噸裡面也僅有3,000 噸必須進行最終處置;另外,還有500 噸來自除汙作業的二次廢棄物也需送至最終處置場。而根據日本原子力後端推進中心(RANDEC)的估算,若加上管制區外的廢棄物,需要進行最終處置的中低放射性廢棄物占除役總廢棄物僅約1-2%。


結語

目前國際間成功完成除役的國家並不多,僅有美國、日本與德國,必須借鏡這些國家除役與廢棄物處理的經驗,結合我國的技術並且不斷改良,找出適合我國核電廠除役的方式,才可安全的達到「非核家園」的目標。註:請勿轉載、使用本文所刊登之圖片。

資料來源:
1. Wall Street Journal. “How Are NuclearPlants Decommissioned?”
2. World Nuclear Association. “NuclearDecommissioning: Decommission nuclearfacilities.”
3. VGB PowerTech. “Waste disposal fornuclear power plants.”
4. RANDEC. “Management of Demolition-Waste From Decommissioning of NPP inJapan.”
5. 日本原子力発電株式会社《原産会員フォーラム—「国内の個別事例」》
4 尋求低碳、穩定的七彩能源 5 世界各國除役拆廠作業規劃與廢棄物處理現況 6 離福島越遠,越害怕福島
Last modified:2018-03-14 14:59:43 by nicenter Powered by TadBook2
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