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維持研究堆的可持續(xù)性

Helmuth Boeck

Helmuth Boeck

維也納理工大學(xué)原子和亞原子物理研究所反應(yīng)堆安全副教授。Boeck在研究堆利用和運行方面擁有超過45年的經(jīng)驗。他還在原子能機構(gòu)支持的80多次工作組訪問中擔(dān)任過專家。

研究堆仍然是為醫(yī)藥和工業(yè)提供放射性同位素、為材料研究和無損檢測提供中子束以及為私營和公共部門提供分析和輻照服務(wù)的不可或缺的手段。它們的使用在教育和培訓(xùn)新一代科學(xué)家和工程師以支持核科學(xué)和技術(shù)計劃方面也發(fā)揮了戰(zhàn)略作用。

在迄今為止建造的841座研究堆中,許多已經(jīng)退役,或者正在等待退役,仍在運行的224座研究堆中,超過50%的反應(yīng)堆已經(jīng)超過40年堆齡。雖然目前全世界有9座研究堆正在建造中,約有30座新研究堆處于不同的規(guī)劃階段,但許多研究堆已經(jīng)關(guān)閉,其原因包括缺乏資金、利用不足或缺乏戰(zhàn)略規(guī)劃,所有這些原因以前都不被認(rèn)為是重要的問題。研究堆如果管理和利用得當(dāng),能夠運行60年或更長時間。然而,至關(guān)重要的是,事先制定適當(dāng)?shù)膲燮诠芾碛媱潱ㄅc安全、安保和利用有關(guān)的計劃。

協(xié)作降低成本和提高利用

研究堆營運者當(dāng)今面臨的主要挑戰(zhàn)是有關(guān)資金和利用問題。如果沒有明顯的好處,研究堆通常不會得到國家、行業(yè)或私營部門的財政支持。好處可能涉及國家大學(xué)計劃內(nèi)的學(xué)術(shù)研究,國家或國際合作計劃內(nèi)的醫(yī)用放射性同位素生產(chǎn)或材料研究。根據(jù)研究堆的功率水平(這會影響它的使用方式),多用途研究計劃將是最佳解決方案。

在提高利用率的同時降低運行成本的一個可能性是,在兩座或多座研究堆設(shè)施之間建立區(qū)域研究堆伙伴關(guān)系,然后這些設(shè)施可以共享運行時間和(或)昂貴的設(shè)備。在過去的十年中,通過原子能機構(gòu)的團(tuán)體進(jìn)修培訓(xùn)班,發(fā)起了若干這樣的伙伴關(guān)系,并提供了財政支持。

其中一個例子是由奧地利、捷克共和國、匈牙利和斯洛文尼亞四國建立的“東歐研究堆倡議”,這四個國家共運行著六座不同設(shè)計的研究堆。通過這個網(wǎng)絡(luò),自2009年以來,已經(jīng)舉辦了15次為期6周、共有120多人參加的團(tuán)體進(jìn)修培訓(xùn)班。參加者至少在5座研究堆(功率水平在100千瓦和10兆瓦之間)上進(jìn)行了培訓(xùn),并接受了諸如反應(yīng)堆物理、儀器儀表和控制系統(tǒng)、輻射防護(hù)和活化分析等專題教育。

類似的倡議例如還有“ 全球TRIGA研究堆網(wǎng)絡(luò)”。創(chuàng)建該網(wǎng)絡(luò)的目的是討論和解決TRIGA型研究堆的共同問題,包括燃料供應(yīng)、技術(shù)支持和提高利用率。目前有30多座TRIGA型研究堆在世界范圍內(nèi)運行。

老化、關(guān)閉和退役

根據(jù)原子能機構(gòu)的研究堆數(shù)據(jù)庫,全世界有幾座研究堆因為缺乏利用計劃或技術(shù)狀況不符合國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)等原因而延長關(guān)閉,否則將需要進(jìn)行大量的翻新或現(xiàn)代化改造工作。在某些情況下,翻新或現(xiàn)代化改造可能非常昂貴,還不如一直停堆閑置更合算;然而,即使在這種情況下,維護(hù)成本還是少不了。因此,一些研究堆的未來仍未確定,從長遠(yuǎn)來看,這可能會引發(fā)實際的安全和安保問題。

如何處理反應(yīng)堆乏燃料的問題加劇了這種情形,這些乏燃料必須得到有效管理,包括在國家貯存設(shè)施貯存、后處理、最終處置或運回原產(chǎn)國。這種選擇通常代價昂貴,必須及時處理,同時還要遵守國際安全標(biāo)準(zhǔn),并確保在早期階段進(jìn)行必要的財政投入。

戰(zhàn)略規(guī)劃管理系統(tǒng)

對于研究堆的長期運行,應(yīng)制定有效的老化管理計劃,通常除其他處,應(yīng)包括對長期運行的詳細(xì)安全評價,以及充分的翻新和現(xiàn)代化改造計劃,以使設(shè)施符合最新的安全標(biāo)準(zhǔn)。

對于許多研究堆來說,缺乏本應(yīng)在反應(yīng)堆運行壽期開始時就制定并隨后與時俱進(jìn)的退役計劃。原子能機構(gòu)制定了若干安全標(biāo)準(zhǔn),為制定老化管理計劃、退役和管理延期關(guān)閉的研究堆提供導(dǎo)則。

這些與關(guān)閉、老化和退役相關(guān)的問題可以在建立全面管理系統(tǒng)時解決。建立這些系統(tǒng)也需要確保解決一些重要的目標(biāo),包括安全、健康、安保和相關(guān)問題,以改善研究堆的持續(xù)運行和服務(wù),如原子能機構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)所概述的那樣。該系統(tǒng)應(yīng)提供通用指導(dǎo),有助于研究堆的建造、運行和評價,并提供符合國際標(biāo)準(zhǔn)的具體運行導(dǎo)則。

要建立管理系統(tǒng),應(yīng)制定針對特定設(shè)施的詳細(xì)戰(zhàn)略計劃,該計劃應(yīng)讓所有相關(guān)方,如國家當(dāng)局、業(yè)界、用戶和設(shè)施管理者參與進(jìn)來,以便提高可用資金和運營經(jīng)費的效益。這一戰(zhàn)略計劃必須定期修訂,以考慮隨著時間的推移研究堆任務(wù)的變化。原子能機構(gòu)制定了許多文件,以協(xié)助各國制定和實施戰(zhàn)略計劃。

總之,這些主題表明如何維護(hù)和(或)改進(jìn)研究堆以確??沙掷m(xù)性。營運組織可根據(jù)具體研究堆的特定狀況,特別是利用原子能機構(gòu)的經(jīng)驗和支持,決定改進(jìn)行動,以維持其研究堆的可持續(xù)性。

2019.11
Vol. 60-4

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