核电厂乏燃料干式贮存技术应用前景浅析

李高峰

中国原子能科学研究院 北京 102413

2017年，我国核电发电量2481亿千瓦时，占全国总发电量的3.8%。根据核电发展规划，到2020年，核电在运机组容量将达到8800万千瓦。按照目前的核电发展趋势，到2020 年，我国乏燃料的年产生量将超过1000 tU[1]。由于后处理技术尚未成熟以及大型地质埋藏库尚未建成，给核电厂运行产生的乏燃料带来了一定的贮存压力。如何妥善处理和贮存核电厂运行过程中产生的乏燃料，对核电安全可持续发展具有重要意义。

1 国内外发展现状

1969年法国开始建造干式贮存设施，目前该国共有9个干式贮存设施，并得出该贮存方法安全性好、费用低、贮存灵活等优点。1971年1月加拿大的Pickering核电厂建成第一座商用干式贮存设施，新设计的气冷贮存模块-400型在中国的秦山基地和罗马尼亚的Cernavoda厂址均有使用[1]。1993年美国在南卡罗来纳州奥科尼(Oconee)核电厂建成该国最大的干式贮存设施，有效解决了乏燃料水池贮存量接近饱和的问题，并在PWR、BWR堆得到了广泛应用。1995年比利时投入运行的干式贮存设施，可以容纳165个乏燃料容器，用以缓解国内7个压水堆核电厂产生乏燃料贮存问题。2000年俄罗斯在Kola半岛建造了能贮存60000个乏燃料组件的干式贮存设施来增大乏燃料暂存能力。2011年3月福岛核事故后，日本在陆奥地区开始启动乏燃料干式贮存设施的建设。2016年，英国在赛兹韦尔B核电站建造的第一座干法贮存设施已经投运。

目前，我国基本上都采用湿式贮存，秦山第三核电厂建立了国内第一个乏燃料干式贮存设施，采用模块式空气冷却贮存技术[2]。

2 干贮存方式简介

干式贮存方法作为近年来发展迅速的乏燃料中间暂存方法，由于其具有的高安全性、占地面积小、贮存密度高、贮存灵活、低操作维护费用、建造周期短等优点，被许多核电厂采用作为缓解乏燃料贮存压力的一种有效方法。

2.1 衰变余热导出

乏燃料组件在贮存过程中依靠设施空气进出口处和内部产生的温度差形成空气的自然对流，从而将乏燃料产生的衰变热导出。

2.2 辐射屏蔽

乏燃料贮存过程中由贮存篮、圆柱形容器提供双层密封，可以有效保持对放射性物质的包容。贮存篮、圆柱形容器及混凝土结构这三部分构成了三层生物屏蔽，可使工作人员或环境辐照剂量降至最低。

2.3 应用前景

由于干式贮存具有高安全性、运行维护成本低、占地面积小等优点，因而当进行乏燃料中、长期中间暂存处理时干式贮存是一种不错的选择。在满足系统排热容量的前提下，干式贮存技术可以应用于重水堆、压水堆、沸水堆等堆型运行过程中产生的乏燃料，同时作为一种相对灵活的贮存技术，可以在乏燃料后处理过程中发挥重要作用[3]。

图2 乏燃料干式贮存设施辐射屏蔽

3 结语

目前我国大型乏燃料后处理厂及大型的地质埋藏库尚未建成，核电厂运行过程中产生的乏燃料相当一部分还将继续在核电厂内暂存。为避免在运行的核电厂内乏燃料贮存水池贮存量接近其饱和容量，提高乏燃料中间贮存容量的安全性、灵活性，具有高安全性、高贮存密度、经济性好、选址灵活、贮存过程中不产生二次核废物等优点的干式贮存方法，在未来我国乏燃料中间暂存过程中有广阔的应用前景。