對我國運行核電廠退役準備的思考與建議

李志華，劉 敏，曹俊杰

（1. 中核核電運行管理有限公司，海鹽 314300；2. 中國核科技信息與經(jīng)濟研究院，北京 100048；3. 中國核動力研究設計院，成都 610005）

核電廠全生命周期的最后階段是退役工程［1］，即核電廠終止運行后，通過采取一系列的行政和技術活動，使核電廠解除部分或全部監(jiān)管控制，達到無限制開放或有限制利用水平，確保公眾和環(huán)境安全。根據(jù)國際經(jīng)驗，由于退役活動面臨著作業(yè)環(huán)境輻射水平高、技術自動化程度要求高、工程實施難度大、退役經(jīng)費需求巨大等挑戰(zhàn)，我國需要及早規(guī)劃，將退役準備工作貫穿于核電廠選址、設計、建造、調(diào)試和運行的各個階段，以確保核電廠安全、經(jīng)濟地退役［2，3］。

1 全球核電機組運行態(tài)勢

根據(jù)國際原子能機構（International Atomic Energy Agency，簡稱IAEA）網(wǎng)站發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，截至2019 年年底，全球核電在運機組447臺，在建機組52 臺，永久關閉的機組182 臺。其中，永久關閉的機組主要集中在美國、英國、德國、日本、法國、俄羅斯等21 個國家或地區(qū)，我國目前僅臺灣核一廠（金山）1 號、2 號共兩臺核電機組永久性關閉，如圖1 所示。全球已完成退役的核電機組共19 臺，其中美國13臺、德國5臺、日本1臺?？梢钥闯?，美國是世界上商用堆退役經(jīng)驗最豐富的國家，其已退役核電機組約占全球總數(shù)的2/3，如圖2所示。

圖3給出了全球在運核電機組的年齡分布和統(tǒng)計情況，由圖可知，世界上在運核電機組的平均年齡已滿30 年。一般反應堆的初始設計壽命為40年，以此為假設，到2030年，將有210余臺核電機組超出初始壽期；到2050 年，還將新增近90 臺。當核電機組達到初始設計壽期后，將會選擇延壽或永久關閉。根據(jù)業(yè)界實踐，國際上很多核電機組在運行狀況良好的情況下會申請延壽，如果考慮延壽運行20 年，到2040年，將有近100臺核電機組超出延壽運行期?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著大量早期核電機組陸續(xù)關閉并進入退役階段，全球核工業(yè)預計將在未來10～20年內(nèi)逐漸迎來退役高潮。

圖1 全球永久關閉核電機組統(tǒng)計（數(shù)據(jù)源于IAEA，截至2019年年底）Fig.1 Global statistics of permanently shut down nuclear power units(data from IAEA,as of the end of 2019)

圖2 全球已完成退役核電機組（數(shù)據(jù)源于IAEA，截至2019年年底）Fig.2 Decommissioned nuclear power units in the world(data from IAEA,as of the end of 2019)

圖3 全球在運核電機組年齡分布圖（數(shù)據(jù)源于IAEA，截至2019年年底）Fig.3 Age distribution of nuclear power plants in operation in the world(data from IAEA,as of the end of 2019)

據(jù)IAEA估計，到2050年，核設施退役的市場規(guī)模將達到1萬億美元，對于核電界來說，核電廠退役市場前景廣闊，是世界各核電大國的必爭之地。積極部署核電廠退役工作是各核電大國必須履行的社會責任，是實現(xiàn)社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益相統(tǒng)一的關鍵所在。

2 核電廠退役準備工作需求緊迫

核電廠安全退役是實現(xiàn)核能健康可持續(xù)發(fā)展的基礎和保障，是核電廠全生命周期管理的重要階段。根據(jù)國際經(jīng)驗，核電廠退役是一項涉及核安全、技術、經(jīng)濟、社會和環(huán)境等諸多因素的復雜系統(tǒng)工程，我們應趁早考慮將來可能面臨的困難，積極做好準備工作，以減少未來付出的代價［4，5］。

根據(jù)國家核安全局網(wǎng)站數(shù)據(jù)，截至2020 年4月底，我國大陸在運行核電機組47臺（裝機容量位列世界第三），在建機組15臺（在建核電規(guī)模位列世界第一）。鑒于目前在運核電機組整體狀況良好，大部分WANO 性能指標能夠達到世界前列，采取延壽的方式具有很高的可行性。如果考慮申請延壽運行20 年，按照運行50～60 年考慮，從2041 年起，我國核電廠將逐步迎來退役高峰。

20 世紀80 年代末以來，我國啟動并實施了一系列國內(nèi)老舊核設施的退役工作，一定程度上對消除或減少核安全環(huán)保隱患起到了積極的作用，其積累的寶貴經(jīng)驗和工程技術能力可為今后的核電廠退役提供重要基礎。對于未來的核電廠退役，國內(nèi)各核電從業(yè)者已逐步意識到退役準備的重要性，并圍繞退役管理、技術研發(fā)及工程實施等方面開展相關工作［5］。

然而，我們要認識到，對于核電廠這種大型核設施的退役，持續(xù)時間可能要幾十年甚至上百年，其復雜程度較其他核動力裝置、研究堆等其他核設施的退役要大很多［6］。當前，與國際先進水平相比，我國在核電廠退役準備和投入方面還有較大差距，存在政策法規(guī)體系不健全、關鍵技術儲備不充足、退役經(jīng)費保障不到位、退役管理措施不深入等問題（見表1），這些問題與短板勢必對我國核電廠的安全、有序、全面、有效退役帶來影響［5］。

表1 我國核電廠退役準備存在的問題Table 1 Problems for decommissioning preparation of nuclear power plants in China

而且，我國已有的退役治理能力主要聚焦于解決老舊核設施當前的問題，還不足以支撐核電廠這種大型商用堆退役工程的順利實施。在現(xiàn)有基礎上，我國整個核電廠退役領域的發(fā)展需要10 年甚至更長的時間才可能達到國際先進水平，所以，我國亟須加強對退役準備工作的關注，需要在各個階段對未來的核電機組退役進行考慮，尤其是在運行期間，我們更要為退役工程做好充足準備。

3 運行核電廠退役準備的思考

鑒于國內(nèi)核電廠退役領域的現(xiàn)狀，對于運行核電廠來說，為更好地應對今后的退役工程，我們需要重點考慮退役準備方面的幾個問題，比如，退役標準體系研究、退役計劃管理、退役技術預先研究、退役相關資料的收集與管理、便于退役的措施落實、退役經(jīng)費、人才培養(yǎng)與隊伍建設等。

3.1 完善我國核電廠退役標準體系

對于核電廠退役，配套的標準體系建設必不可少，良好的退役標準體系能夠為退役活動提供強有力支撐，可以指導核電廠更好地開展退役相關工作。我國在對其他核設施退役的不斷探索過程中，陸續(xù)發(fā)布了一些退役相關的法規(guī)標準，但大部分標準均屬于輻射防護與監(jiān)測類、放射性廢物管理及安全類、質(zhì)量管理類，關于退役設計和退役技術與工藝標準的法規(guī)標準只有極少部分，更缺少系統(tǒng)、完善的核電廠退役標準體系［7］。為響應核電“走出去”戰(zhàn)略，構建完整的、具有高度自主化的核電廠退役標準體系，在國家能源局的組織下，國內(nèi)開展了核電廠退役標準體系的初步研究，從核電廠退役的全過程考慮，梳理出涉及的主要要素，制訂了如圖4所示的標準體系框架，為今后的深入研究奠定基礎。

圖4 核電廠退役標準體系框架圖Fig.4 Standard system framework for decommissioning of nuclear power plants

核電廠退役標準體系的建立健全是一系列長期的、持續(xù)優(yōu)化的活動，不僅需要國家層面進一步的統(tǒng)籌規(guī)劃，還需要核電業(yè)界的積極參與。在開展研究工作時，我們要充分考慮與其他標準體系之間的兼容性以及自身的可拓展性，并根據(jù)實際工程需要增加對各主要構成要素的補充細化標準，分階段、分層次不斷完善核電廠退役標準體系。

3.2 加強核電廠退役計劃管理

退役計劃是核電廠退役全壽期管理的關鍵組成部分，是核電廠開展退役準備活動的核心所在，旨在提供一種安全、可行的行動規(guī)劃，用于指導核電廠安全、有序、全面、有效地實施退役。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)行法規(guī)標準以及IAEA相關文件的說明，核電廠退役計劃的制訂通常分為3個階段：初步退役計劃、運行期間的中期退役計劃以及最終退役計劃。核電廠應按照要求制訂退役計劃并進行妥善的管理［8］。目前，國內(nèi)絕大部分核電廠已編制了初步退役計劃，但是還需要加強對退役計劃的定期評估和更新維護，在機組運行過程中注重退役相關數(shù)據(jù)的收集，開展源項調(diào)查測量與放射性存留量估算分析，進行現(xiàn)場踏勘，確保退役計劃所述與電廠實際狀況相匹配。另外，我國對核電廠退役計劃的編制還沒有統(tǒng)一的要求，所以，有必要開展這方面的研究，并基于上述標準體系框架制訂行業(yè)標準，指導和規(guī)范核電廠退役計劃的編制工作。

3.3 強化退役技術預先研究

退役涉及多領域、多學科，是涉及核安全監(jiān)管、輻射防護、源項調(diào)查、去污、放射性物項的切割拆除、放射性廢物的處理與整備、環(huán)境治理與恢復等諸多內(nèi)容的復雜系統(tǒng)工程。其涉及專業(yè)廣泛，如核物理、放射性化學、輻射防護、機械電氣、環(huán)境工程等，需要提前開展大量的相關科研工作。退役技術的研發(fā)和應用需要遵循幾個原則：（1）盡量采用成熟可靠技術，適當開發(fā)利用新技術；（2）充分利用原有設施，盡量減少臨時設施的建設；（3）輻射防護與安全最優(yōu)化；（4）放射性廢物最小化；（5）保護工作人員、公眾及環(huán)境安全；（6）縮短退役周期，減少退役成本。圖5是典型商用堆運行與退役階段的總體退役技術路線，其中涉及的各個要素都需要開展針對性的研究。在我國，核電廠退役屬于首創(chuàng)性的工作，退役技術的優(yōu)劣決定著退役的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，而部分重要技術的掌握與否，直接決定了退役活動能否順利進行［9］。運行核電廠需要與國內(nèi)的優(yōu)勢力量共同開展退役所需技術的預先研究，做好基礎研究和工程研發(fā)平臺的建設與銜接，助推核電產(chǎn)業(yè)升級，提高我國核能產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

圖5 典型商用堆運行與退役階段的總體退役技術路線圖Fig.5 General decommissioning technology roadmap of typical commercial reactor in operation and decommissioning phase

3.4 重視退役相關資料的收集與管理

退役工程所需資料數(shù)量龐大、種類繁多，從選址之時起，設計、建造、調(diào)試、運行等階段的很多資料都與退役有所關聯(lián)，需要具有針對性的收集與管理，這是保證退役安全和質(zhì)量的重要手段和必須工作。核電廠各階段形成的可支持退役工程的資料主要包括設計文件、竣工文件、調(diào)試文件、運行數(shù)據(jù)（如運行記錄、工程改造情況、輻射水平、人員受照劑量、放射性水平情況、異常事件報告以及燃料和廢物管理記錄等）、退役準備和退役實施過程中產(chǎn)生的重要文件和記錄等，每個階段對應的收集重點也有所不同。核電廠可利用現(xiàn)有文檔系統(tǒng)或新建立退役文檔管理系統(tǒng)，用于對收集到的資料進行保存和維護，同時，值得注意的是，退役相關資料有很多可能需要保存十幾年甚至幾十年，所以，要根據(jù)需求選擇合適的存儲介質(zhì)，用以保證資料的真實性、完整性、可靠性和可用性［10］。

3.5 貫徹落實便于退役的措施

核電廠從選址就要考慮便于退役，而在設計、建造、運行等各階段更要重點考慮便于退役的措施，通過綜合性的評估，在兼顧安全性和經(jīng)濟性的基礎上，確保退役相關文件記錄的妥善保存，現(xiàn)場布置時考慮退役實施的可達性和操作便利性等［11，12］。對于退役工程的順利實施，核電廠在之前各階段的一些便于退役的措施將起到十分關鍵的作用，這些措施能夠充分考慮退役實施時可能的需求，在考慮問題時能夠更具全面性和合理性，從而確保核電廠能夠安全退役。核電廠運行期間，在進行工程改造的設計和施工時，我們除了要參照上述標準落實便于退役的措施，還要在運行管理層面考慮便于退役，如加強對退役相關運行記錄的管理、優(yōu)化電廠相關管理活動等。

3.6 其他

退役經(jīng)費也是需要重點關注的問題，我國現(xiàn)有的計提方式和管理方式比較具有原則性，沒有相應的細則去保障退役資金的籌措充足且合理，缺乏風險保障。同時，由于退役經(jīng)費使用要求不明確，而現(xiàn)階段開展退役準備工作需要大量資金支持，這些資源的投入存在較大困難。所以，核電廠退役工作既需要國家層面的政策落實與支持，也需要運行核電廠的積極應對，采取多種方式保障退役資金籌措到位、管理有效、使用有度。國內(nèi)在核設施退役方面已積累了一些專業(yè)人才，推進了隊伍建設，但在核電廠退役方面如何更具針對性地去培養(yǎng)人才和建設隊伍，也需要有所考慮，比如，建立聯(lián)合研發(fā)平臺，通過科研項目和承接國外核電退役工程來達到能力培養(yǎng)的目的。

4 結論與建議

核電廠退役有別于其他核設施的退役，需要考慮的因素更多，需要做的準備工作也更多，需要在探索中不斷前行，通過一系列努力去做好準備工作。盡管業(yè)界已有所認識，各單位也陸續(xù)開展了一些項目，但運行核電廠仍需要采取積極的態(tài)度去拓展退役領域的工作，要將退役準備管理納入電廠的日常管理活動當中，尤其對于一些研發(fā)項目，我們可以考慮在當前的工作基礎上與研究設計院所、大學、社會組織、其他關聯(lián)企業(yè)等進行聯(lián)合研發(fā)，集中優(yōu)勢資源，更加快速有效地提升我國在核電廠退役方面的整體能力，為我國的核電廠退役工程儲備力量，為參與國際市場競爭打下堅實的基礎。