废物处理:设计关键的核挑战

2023-05-15 10:27  来源:国际核工程    核废料处理  地质处置库  英国核电  放射性废物  核废料

60 多年来,核技术一直是我们生活的一部分。它提供了全球低碳电力的很大一部分,并用于工业、医药和国防领域。而且,如果该行业的雄心得以实现,我们很快就会更加依赖它作为未来几年的能源。然而,由于这些活动,我们留下了放射性废物的遗留物,其中一些我们今天需要继续安全管理,并且在未来数千年内它仍将是一种危险。


科学家们一致认为,在考虑长期储存高活性核废料时,地质处置是最佳解决方案,但要开发如此庞大的工程项目,需要从一开始就获得公众的支持。


上图:芬兰的 ONKALO 将成为世界上第一个运营的深层地质处置场

60 多年来,核技术一直是我们生活的一部分。它提供了全球低碳电力的很大一部分,并用于工业、医药和国防领域。而且,如果该行业的雄心得以实现,我们很快就会更加依赖它作为未来几年的能源。然而,由于这些活动,我们留下了放射性废物的遗留物,其中一些我们今天需要继续安全管理,并且在未来数千年内它仍将是一种危险。

为这种高放射性废物提供安全、可靠和永久的解决方案是我们这个时代最重大的挑战和机遇之一;需要广泛的工程和技术专业知识,突显了其复杂性。

开发地质处置设施 (GDF) 是唯一可行的、国际公认的长期管理最具放射性废物的解决方案。这个地下设施旨在在地下深处的高度工程化的拱顶和隧道中处理放射性废物,该设施将被安置在位于地表以下数百米处说的合适地质内。

作为这一挑战规模的一个指标,预计英国将有超过 400 万立方米的废物需要回收和处理以完成国家退役计划,其中超过 770,000 立方米的高活度废物最终将用于 GDF。

虽然放射性废物可以安全地储存在地面上,但这些设施需要持续维护,并且需要每 50-100 年更换一次。投资 GDF 现在可以完全消除这些问题,为放射性自然衰变所需的数千年提供永久解决方案。

GDF 的开发已成为许多国家管理放射性废物的政府政策的一部分。例如,在英国,自 2006 年以来,它一直是一项明确的政策。

GDF 也代表一个重要的基础设施项目。在英国开发此类设施的预期成本范围为 20-530 亿英镑,耗时约 175 年。GDF 可以为几代工程师提供独特的机会。

所需技能和资源水平的多样性将考验我们的工程部门。作为一个多学科项目,开发 GDF 需要一个涵盖管理、科学、技术、工程、数学、可持续性和环境等方面的团队。

这种技能范围意味着 GDF 不仅仅是对核部门的挑战。提供的工作范围,加上资源问题,意味着核工业必须对部门之间的技能转移持开放态度——从采矿、铁路、公路和工业部门中汲取灵感。除了确保有效交付外,这还促进了知识积累、获得广泛的解决方案,并最终为未来的工程师提供了更具启发性的职业。

面向未来的 GDF 方法

面向未来是 GDF 项目的核心,其开发过程可能跨越 175 年或更长时间。再加上在此期间保持参与,知识的转移必须以可持续和稳健的方式进行管理。在不断变化的数字世界中,可能的艺术经常发生变化,这是一个重大挑战。我们今天做事的方式可能会发生变化,因此 GDF 的设计需要考虑新兴技术,同时有力地维护设施的安全性和完整性。

核能是一个学习型行业,不断发展并适应一些人认为极具挑战性的条件和危险。随着 GDF 的开发,这种灵活的方法将受到考验,并且建造处置区的规模可能达到过去很少有工程项目的规模,估计有 400 公里的地下隧道开挖这样的项目可以匹配伦敦地铁的长度。

这些只是与 GDF 相关的复杂技术挑战中的一小部分,但当今最紧迫的问题是确定位置。合适的地质环境是一个重要因素,收集与 GDF 安全相关的地质信息也是一个重要因素。潜在地点将需要进行详细调查,这可能需要大约 10-15 年的时间。

同样重要的是与社区的接触和合作。英国政府的政策规定,GDF 只会在有合适地点和有意愿的社区的地方建造。上述规模的核废料处理设施的前景令人生畏是可以理解的,并且该行业一直存在冷嘲热讽的态度。

确定 GDF 的位置是一个以当地社区为核心的结构化过程,在任何开发进行之前,必须征得当地社区的同意。英国已经以社区伙伴关系的形式在坎布里亚郡和林肯郡的四个社区内建立了对话,以探讨举办 GDF 是否适合他们。

这些社区已经体验到潜在 GDF 的一些非常早期的好处。一旦建立社区伙伴关系,每年向当地社区注入高达 100 万英镑的投资。从长远来看,可能需要加强基础设施,从而导致地方和区域层面的改善。GDF 预计将在头 25 年内创造超过 4,000 个工作岗位,这些角色将为同意主办设施的任何社区带来巨大的经济刺激。

然而,核技术的使用可能会引起争议,尽管具有经济优势,但总会存在安全问题。这就是为什么社区参与对于让人们自己发现更多信息如此重要的原因之一。可以理解的是,人们希望确保设施现在是安全的,而且子孙后代也不会处于危险之中。

英国是全球 20 多个处于 GDF 考虑和发展不同阶段的国家之一,其中包括瑞典、芬兰、瑞士和法国。世界各地的科学家一致认为,GDF 是保持高活度放射性废物长期安全的最佳方式。

与所有重大基础设施项目一样,环境影响也是一个问题。英国政府和核部门更广泛地承诺,GDF 不仅将提供废物的安全处置,否则这些废物在很长一段时间内仍容易受到地面上环境和社会变化的影响,而且还将改善当地环境。这包括从保护农田到增强生物多样性,可持续性是该项目的核心。

开发 GDF 无疑是我们这个时代最雄心勃勃、最复杂的工程项目之一。在我们开始解决技术问题之前,我们就面临着克服社区对核废料的问题、担忧和误解的挑战。核工业有着悠久的历史,多个地区都体验到了核工业带来的好处。因此,尽管障碍似乎很高,但 GDF 有可能为子孙后代释放经济、环境和工程机会。

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