问:处理英国的核废料?

英国积累了大量的中间和高级核废料,目前在设计100年的使用型号储存。然而,在某些时候,这种废物需要在深层地质处置(GDF)设施中找到一个安全,永久的家庭和处置,这已被认为是最可行的选择。工程师在这一领域寻求专家的意见,以讨论有关核废料处理问题。

迎接专家

布鲁斯·凯恩斯-在放射性废物管理(RWM),由政府成立,负责规划和在英国提供地质处置公共组织的首席政策顾问

亚当博士 -放射性废物顾问,莫特麦克唐纳

蒂姆·马歇尔博士-核安全检查员和ONR地质处置铅

Neil Hyatt FRSC -谢菲尔德大学核材料化学教授

约翰•Grimsich科学主任,深隔离

一旦建成,GDF将保留数千年。在建造和运营这样的设施时,主要的工程挑战是什么?

公元前:建设一个全国性的重大基础设施项目自然会面临重大的工程挑战。我们必须设计、建造和运营设施,在很长一段时间内保护人类和环境,直到废物自然腐烂,不再有害。另一个挑战是,我们将在建造和填埋的同时进行——这意味着在废物安置操作期间,设施的地下建设将继续进行。这就需要创新的工程解决方案来安全地运行这些并行作业。因此,建设和运营的计划,取决于位置,场地的具体特点,和最终的废物库存,将在几十年的时间内发展,并纳入我们的方法。

英国的中、高水平核废料目前都保存在地面仓库中。图片来源:stock.adobe.com

作为:这是一个非常复杂的过程,在整个生命周期中GDF审查开发考虑安全,保安,社区参与,环境影响工程的可行性,运输成本与当前和预期废物存量的一次性使用站点特定的概念。工程和运营GDF的主要挑战是有效的知识转移,同时用在广泛领域的大型多学科团队的工作,以使理论概念下明确的时间表,以建立并执行。废物必须安全地在每个阶段进行分离,最大化的屏障破裂,与环境和人关闭后的最终互动之间的时间。各国在执行方面目前领先英国的经验教训,如芬兰可以被吸引到允许的整个生命周期中GDF挑战,更全面的了解。

NH.:主要挑战是确保设施的关闭安全性,这需要一个详细和证明的安全案例,该安全案例必须预测在数十万年内的设施的演变,考虑到原子的规模上的过程表面下方的设施深度。在英国背景下,我们在过去十年中一直在为安全案例的基础为基础,但需要详细阐述和量身定制到所选地点。

TM:建设期间预见的主要挑战将是与地下运作的建设和运作相关的传统危险。一旦构建,确保了适当的长期稳定性,以及相关资产管理和地下结构的维护可能是工程角度的关键监管重点的领域。

有没有保证,一个GDF将在拟议的区域被接受。应该采取哪些紧急情况?

作为: RWM正在实施一个概念选择过程,以确定一些潜在地点,以确定未来的GDF,他们评估多个潜在地点的方法,为完成迭代的坐立过程提供了一些偶发事件。他们将需要与社区(当地和区域)合作,提供一个连续的操作和优化方案,以确保“最适合”的处置概念被开发和完善,并将更好的解决方案进行下去。目前,主要的应急措施将是增加英国基础设施内可用的临时存储容量,在GDF解决方案达成一致之前保留累积的废物。

TM:目前有更高的活动放射性废物(HAW),目前安全且牢固地存放在核动物网站上,并将继续积累现有和新来源,在那里它将出现需要积极管理的持续风险,直到最终处置解决方案交付。ONR同意,需要一个安全的永久处置路线来解决这一情况,并支持通过地质处置的政府对长期管理的政策政策。

NH.:权变是继续地表储存,这是目前的做法。从技术上讲,每隔几十年重新包装垃圾并建立新的商店是可行的。然而,这实际上是把垃圾踢到一条永无止境的道路上;这将把管理和安全处理废物的成本、风险和责任留给没有从能源生产中获益的子孙后代。一种可能的选择是在离岸海床下建立一个GDF,地面设施和入口位于岸上,这可能或不可能被认为是争议较少的。

是否可以出口废物,或者可以继续持续到其他处理方法,例如在棱镜反应堆中?

公元前:除了在非常有限的情况下,不允许进口或出口放射性废物,所以我们必须管理我们自己的废物。虽然目前的储存安排在短期内是安全可靠的,但有些废物的放射性仍将持续数千年。因此,需要一个永久性的处理方案,目前没有可行的长期废物管理方案可以消除对英国GDF的需要。虽然现在储存的一些材料理论上可以以某种方式重复使用,但我们的大多数放射性废物不能,重复使用这些材料将产生更多的废物需要处理。

除了GDF,还有其他可行的选择吗?

作为:必须考虑若干处理方案,并应在全球融资实施阶段不断加以审查,以确保作出全面的决定。然而,大多数替代处置方案要么目前不太可行,要么在很大程度上已被贴现,以支持GDF。其中有一些选择,如深海处理,在俯冲带处理,长期在地面上储存,岩石融化,深井注入,在冰原处理,甚至在太空中处理。苏格兰目前倾向于在较低的深度上模仿GDF的概念的近地表处理,这也是一个有利的选择,与GDF相比有优点和缺点。英国正在进一步研究短命中间水平废物的近地表处置。国际上一致认为,全球燃气发电是首选的处理方法,大多数产生核废料的国家选择这一选择来安全处理产生热量的放射性废料。因此,从长期来看,目前的选择是近地表处置和地质处置之间。

NH.深隔离钻孔技术可能适用于英国的一小部分放射性废物,如乏核燃料或高水平玻璃化废物,应用于这些和其他潜在废物可能会产生一些潜在的成本、安全和安全优势。尽管如此,该技术仍处于发展的早期阶段,需要大量的全面演示测试来建立对该方法的信心。然而,这不会改变地质处置设施的需要,以接受英国库存的剩余中间水平的废物。

定向钻井深度隔离

Deep Isolation是一家研究GDF替代方案的公司,总部位于加州伯克利,其定向钻井技术将核废料隔离在地下深处。深度隔离的科学主任约翰·格里姆西奇向《工程师》杂志讲述了这是如何做到的。

有国际共识,即地质处置是最安全的长期解决方案,可以从生物圈中孤立中级和高级核废料。虽然我们相信集中式,所以挖掘的GDF可以成功和安全,但深度隔离利用方向钻探技术的进步来访问更深的地质形成,为传统的挖掘库提供另一种选择。

Deep Isolation公司最近完成了一系列的安全计算,用于在1千米深度的典型页岩地层中处置压水堆燃料组件。模型和计算支持水平钻孔储存库是大型矿山储存库的安全替代方案这一概念。模拟了若干破坏性情景,包括地震断层导致储存库中断,以及安置罐意外释放放射性核素。在每种情况下,安全计算和建模表明,主要地质屏障提供了与生物圈必要的安全隔离。

在这些精心定位的岩层中,我们创建了直径较小的钻孔储存库,长度为1-3公里,多个核废料罐端对端放置在钻孔的水平部分。储存库仍然在已确定的寄主岩层的范围内,在那里它们被不透水的寄主岩层和上覆岩层所隔离。储存库稍稍向上倾斜,远离垂直入口孔,将导致任何由浮力驱动的放射性核素迁移到储存库的死胡同。钻孔资源库可以量身定制,以适应多种废物形式,包括再处理的玻璃化废物、未经改造的压水堆和沸水堆燃料组件和国防废物形式。

水平钻孔库具有以下优点:深度安全;了解更多的地质构造;选址和储存库设计的灵活性;模块化;寄主岩扰动最小;没有人类地下;更快速的实现;最终,更能负担得起。水平钻孔储存库的范围更广,可以进入更深的岩层,这使得储存库可以位于核电站或核电站附近,最大限度地减少长距离运输高放射性废物的需要。这可能与新核电站或下一代核电站的选址特别相关,因为需要一个自给自足的处置计划。 In addition, Deep Isolation’s community engagement program promotes establishing trust and a shared understanding of nuclear waste management. We work with all stakeholders and interested members of the public to create partnerships and build lasting relationships.

我们相信,有对地质处置的高层次的核废料几个负责的选择。深水平长钻孔库提供了一个极好的,模块化的和具有成本效益的辅助大规模集中开采的资源库。