IAEA-CN-102_02阿根廷Atucha核电厂乏燃料中间干式贮存设施的概念设计.docxVIP

阿根廷Atucha核电厂乏燃料中间干式贮存设施的概念设计摘要本文对可以用作Atucha I核电厂乏燃料中间贮存的存储方式进行评估（具有30年的生命周期）。进行空气自然对流冷却的水平混凝土井仓/井式是最有成本效益的方案。Atucha I核电厂（I期？）乏燃料水平干式井的概念设计。其主要特征是它的模块化构筑物，每根乏燃料元件被密封在一个金属罐中，并且可以单独装入井仓中（部分装载）。1 介绍为了落实放射性废物管理国家规划，即评估、选择成本低、灵活性好的燃料后端处理策略 [1]，阿根廷国家原子能委员会（CNEA）和阿根廷核管会（NASA）正在规划一个新的Atucha I核电厂乏燃料的贮存设施。核电站自身通常具备10年乏燃料贮存能力，之后便有待其他后端措施。但许多发电厂已开始在电厂剩余寿期内引入干式贮存。作为一个中间阶段，发燃料组件可以在混凝土中被安全、经济地存储长达几十年。这为开发一套完整燃料后处理系统并且减少最终处置时的余热提供了缓冲时间。此外，它可以协调不同寿期核电厂的时间差，以便减少最终后处理的批次。Atucha I是一种加压重水反应堆（PHWR），每个燃料组将由37根棒聚集成圆形，活性区有效长度为5.3米。Atucha I从1974年开始使用天然铀燃料，1998年改为低浓缩铀燃料（SEU），到2001年已完全装载。如今Atucha I的乏燃料存放在两个水池中， 乏燃料寿命最大达到28年。到2008年，Atucha I要完成冷却池的扩容，而国家原子能委员会和公司必须找到一个地方来存储已冷却乏燃料，为2014年前卸出的乏燃料腾出空间。Embalse是阿根廷另外一个在运的核电厂（坎杜型），拥有垂直干式混凝土贮存井，其从1993年起成功运营至今。之所以不对Embalse和Atucha I核电厂两种形状及富集度截然不同的燃料组件进行集中存储，原因在于为了尽量减少乏燃料运输（有两个核电厂在运行，其他的又正在建设中，每个核电厂都在不同时间停堆）。用中间贮存来调剂时间差，以便统一处理。2 Atucha I中间存储的总体要求在放射性废物管理的国家规划中明确了CNEA在核电站停堆后对乏燃料组件的监管职责，已选定了一种乏燃料中间存储方案。按照规划，中间存储只是最终处置的前一步，最终乏燃料要从存储中取出进行下一步。CNEA对 Atucha I的中间存储提出了总体设计要求：?保证燃料元件30年内的完整性；?在水池里冷却十年；?允许核电站完全退役;?模块化建设，以避免过度建设；?有额外的隔离屏障；?辐射屏蔽成本低（混凝土）；?泄漏监测系统（检测边界的完整性）；?在边界失效或贮存期结束时取出燃料；?燃料密封容器允许重复装载；?水池附近的运输系统和热室应利用现有水处理系统；?减少辅助系统从而使维护成本最小，应选择被动式系统；?有符合国家监管机构（ ARN ）规定的辐射监测系统（Embalse干式井中具有类似仪器）；?从水池转移到中间存储的二次污染最小；?使土地回收成本最少；?使乏燃料运输最少。Atucha I厂的独立乏燃料存储设施（ISFSI）将于2008年开建，拥有总共超过存储10000根燃料组件的容量，也与坎杜堆的干式贮存方案兼容。该ISFSI能存储两种不同的燃料组件（FE），一种是天然铀、一种是低浓缩铀（SEU），单个燃料的燃耗分别为6000和11300 MW?D/ TU。该设施要足够灵活，以便存储Atucha和Cara的两型乏燃料，后一种设计燃耗达到14000 MW?D/ TU[3]。3 存储类型的选择乏燃料选择干法还是湿法贮存取决于（与ISFSI策略相关的）资金和运营成本。现有乏燃料池扩容或兴建一座新水池都是一项艰巨工作。其设计、规划需要很大资金投入，而且运营成本很高，高昂的成本是不可接受的。因此下文只对几种中间干式贮存系统（贮存筒式、墓穴式和井式）进行评估。贮存筒式是模块化的，不需要额外辅助系统，但目前的设计只被批准使用20年，达不到30年的寿命要求[2]。此外，为了满足运输许可要求而伴随的设备是非常昂贵的[4]，单从长期存储讲其尺寸也偏大。 墓穴式的基础设施成本高（厂内作业），需要主动辅助冷却系统，燃料操作非常复杂，这些特性并不满足总体要求。井式是成本效益最好的方案[4]，与既定的CANDU燃料方案类型也兼容。其极大的灵活性允许进行模块化建设和被动冷却。近地面存储可以最大限度地减少厂内作业。与CANDU的垂直方式不同，由于Atucha I的燃料长度长，其燃料将被水平放置在井仓中，这样可以简化装载系统。4 干式存储设计基准Atucha I乏燃料贮存设施设计考虑以下几方面：?14000· d / tU的燃料组件在水池内衰变5年；?有很大灵活性，燃料组件可以单独移动，可以局部装载；?辐射屏蔽和密封分别由不同系统（标准材料制造）完成，即外部考虑采用带钢