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瑞典先进的乏燃料处理机制

2020-10-15 13:37  来源:嘿嘿能源heypower    乏燃料  瑞典核电

瑞典的核电机组包括9个沸水反应堆(BWR)和3个压水反应堆(PWR)。这些反应堆分布在该国最南端三分之一沿海的四个地点。


瑞典的核电机组包括9个沸水反应堆(BWR)和3个压水反应堆(PWR)。这些反应堆分布在该国最南端三分之一沿海的四个地点。

最初对乏燃料的处理的计划是在海外进行,尽管也探讨了建立国家后处理厂的选择。最终,瑞典转向直接处置,并开发了一种称为KBS-3的多障碍概念。它包括将燃料包封装在加固的铜罐中,并将其安放在基岩下500米处的一个储存库中,周围是膨润土。

随着战略的改变,一个新的问题出现了。由于反应堆建造时,假定是乏燃料将被运离现场进行再处理,因此反应堆厂房内的储存池对于计划的运行寿命来说太小了。

瑞典选择在奥斯卡沙姆建造一个中央临时储存设施(Clab)而不是在每个反应堆扩建。中央临时储存设施是早些时候确定的合适的核设施之一,以备将来建造一个国家后处理厂。

Clab在1985年收到了第一批乏燃料。燃料包是用一艘特制的船从海上运来的。对于现场运输,乏燃料罐由卡车运输。到目前为止,已经接受了7200吨乏燃料。此外,Clab目前还用于储存沸水堆控制棒和其他核心部件。

Clab由瑞典核燃料和废物管理公司(SKB)拥有和运营,该公司负责管理国家核电站的所有放射性废物。在离开现场之前,燃料包将被转移到一个封装工厂的铜罐中,SKB计划在Clab附近建造这个封装工厂。

在Clab衰变一段时间后,计划将乏燃料运送到Forsmark的KBS-3型储存库。运营和最终退役产生的其他放射性废物也被运往Forsmark,在SKB现有的浅层地质处置库(SFR)进行处置。

原始设施

Clab建造于1980年至1985年间,与第三座奥斯卡沙曼反应堆的建设同时进行。这两个设施的建设是作为一个联合项目来组织的,目的是提高效率并降低资源竞争的风险。原Clab设施的容量为3000吨乏燃料,包括一座地面接收楼和一座地下30米以上岩洞内的储存楼。

在接收厂房内,每个装有乏燃料的运输容器都通过与容器内部相连的冷却水系统进行冷却。接下来,将燃料桶放入接收池,打开并清空燃料组件。燃料棒束被放置在储存罐中,最初可以容纳16个沸水堆组件或5个压水堆组件。一旦装满,储存罐会由充满水的升降机转移到存储楼。

仓库大楼有一系列的五个充满水的水池。地下位置被选择使用物理保护。水池底部靠滑动轴承支撑,滑动轴承使水池和围岩能够独立移动(以适应热膨胀或地震事件)。

为了防止危险性,池内配备有机架,以确保存储罐充分分离。在设计Clab时,考虑了防止临界的其他措施,包括使用含硼水。

在冷却池中,冷却水由相邻的海水冷却,然后由海水中的去离子水冷却。这个系统排出的衰变热被用来加热Clab建筑。

增加存储容量

上世纪90年代,Clab改用了一个可以容纳25个沸水堆组件或9个压水堆组件的存储容器。这使现场的乏燃料储存能力增加到5000吨,无需新建。为了维持临界安全,新的“紧凑型”容器由硼化钢板制成。

十年后,为了进一步增加容量,又增加了第二座仓库。这座建筑由一个与原建筑平行的岩洞中的一个类似的水池组成。这些建筑物通过一个隧道连接起来,其中包括一个充水的燃料输送通道。

最初的设施是考虑到未来的扩建而建造的,因此隧道的第一部分已经开挖。同样,隧道的第一部分在第二个仓库建筑的施工过程中被爆破,以防将来需要第三个建筑。

Clab目前已获得最多8000吨乏燃料的许可,但在等待Forsmark新储存库实施期间,还需要增加容量,目前正在许可证发放过程中,将容量增加到11000吨。同时,冷却系统已经升级,以适应更高的热负荷。

计划增加至11000吨,无需新建。相反,原罐中储存的燃油将被转移到新的紧凑型碳罐中。核心部件也可以压实或移除,以便存放在其他地方。

封装厂

2011年,SKB申请了在接收大楼沿线建造封装工厂的许可证。考虑了其他地点,包括将核电站与Forsmark的乏燃料储存库合用。选择Clab旁边的地点的一个重要原因是,由于乏燃料将作为密封源到达Forsmark,因此可以保持处置库不受污染。

封装工厂的热电池将包含一系列的工艺步骤。这包括干燥燃料包,向罐内注入惰性气体,并用螺栓将内盖固定在铜容器内的铸铁嵌件上。铜盖将通过搅拌摩擦焊接到铜容器上。最后,对焊接区域进行机加工和无损检测。

一旦完成,铜罐将被运送到Forsmark使用SKB的现有船舶,M/s西格里。该计划是每年生产和运输大约150个罐。

为未来做准备

SKB估计,它将在几年内获得封装工厂的初始许可证。之后,它将向瑞典辐射安全局(SSM)提交施工许可证申请。为准备施工,设计正在进一步完善。这包括指定封装工厂将使用哪些现有系统,以及它们需要如何修改和升级。还需要进一步的工作,以确保封装工厂的建造和调试不会危及现有建筑物的安全。

Clab的原始部件的设计寿命为60年。按照目前实施封装工厂和乏燃料储存库的时间表,这将超过几十年。因此,老龄化管理是准备未来业务的一个关键领域。

负责Clab和SKB封装工厂的Tomas Rosengren说:“为Clab选择的湿储存设计被证明是非常幸运的,因为开放的概念使得检查、维护和更换相对容易。”

SSM正在密切监控老龄化管理。它最近要求进行进一步的评估,以处理不能被取代的建筑结构,例如水池。

SSM也对乏燃料的老化提出了质疑。SSM分析师Elisabet Ho¨ge解释道:“国际上对长期储存的研究大多集中在干燥储存上,那里温度较高,其他降解机制普遍存在。因此,还需要进一步研究,以了解燃料束在Clab的湿储存条件下长期储存时是如何降解的。”

SKB的董事总经理约翰达什特(johandasht)说:“Clab对整个瑞典发电厂起到了重要作用。“它有几个独特的特点,比如技术和对每个发电厂使用中央临时解决方案而不是局部解决方案的整个思维模式。从系统的角度来看,考虑到安全、效率和能力,这是一个更好的解决方案,而我们正在准备建造乏燃料的最终储存库。”




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