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  • 1 # 英雄光

    目前對於核反應堆的處理是一個比較難的命題,全世界美國在這方面地經驗最豐富的,因為其從上世紀80年代就已經開始處理退役的核潛艇的反應堆。

    反應堆的處理內容大體上可以分為兩種:一種是受汙染的廠房,反應堆設施等外物。另一種就是反應堆產生的廢物。其中最難處理的就是廢物。廢物透過形態可以分為:固體廢物,氣體廢物和液體廢物。固體廢物又可以分為:金屬廢物和非金屬廢物兩種。非金屬廢物又可以分為:可燃燒廢物和不可燃燒廢物。福特級航母的核反應堆

    透過放射性又可以分為:低放廢物,中放廢物,高放廢物和α廢物。其中大多數的廢物為中低放廢物,極少數為高放及阿爾法廢物。

    對於受到汙染等外物的處理措施,一般是透過充分受到隔離措施保護人員進行清除放射性材料,以及放射性汙染等措施。要求就是廠址達到可開放水平或一定的安全標準即可。

    對於廢物的處理就很麻煩了。主要麻煩在固體廢物的處理和整備。氣體廢物一般都是低放廢物,可以透過過濾或專門尾氣處理系統進行淨化。

    液體廢物可以透過蒸發,過濾等過程後直接排放或者水泥固化。

    固體廢物比較麻煩,首先是預處理:1.首先要進行分類,根據廢物的材料,大小,形狀等引數進行分類處理。這就是裝桶,將廢物裝桶並放到一定的設施中統一保管

    2.進行去汙處理。去汙處理的目的是降低廢物的放射性汙染的水平,可以分為物理去汙和化學去汙兩種方法。

    3.切割。目的是減小需要處理的廢物的尺寸,為後續的壓縮,熔鍊,運輸,包裝等措施提供便利。

    接下來是處理方法:1.壓縮。壓縮又分為兩部分,首先是預壓縮,其次是超級壓縮。目的是更為充分的減小廢物體積。

    2.金屬熔鍊,對中低放廢物中的金屬廢物進行熔鍊。可以達到去汙,減容的效果。

    3.焚燒。對於非金屬廢物來說,焚燒是可燃非金屬廢物的主要處理手段。(一般來說都是對低放廢物進行焚燒處理)

    4.固定,包裝。對於剩下的焚燒過後的廢物,不可燃燒廢物,不可壓縮廢物,高放廢物,α廢物等進行固定和打包處理。固定一般採用水泥固定。包裝則是用廢物桶。最後在統一運輸到專門設立的站點進行管理。(統一管理說白了就是埋起來比如土葬)

    以上就是固體廢物的處理方法,很麻煩,總體上分為預處理和處理兩種方法,其下又分了很多小點。

    現在我們來舉一個例子,我們看一下美國對於核潛艇的反應堆處理是如何進行的。

    對於退役核潛艇,美國的處理手段分為兩個步驟,一個是對受汙染艙體的處理,一個是對反應堆艙體的處理。圖片中就是被切成一段一段的潛艇艙體部分,然後挖坑埋了

    對反應堆艙體的處理:1.首先拆除核燃料,並進行相應的處理。2.然後是切割反應堆艙,並進行嚴密的保障措施,比如焊接,以便保障其密封性。3.運輸。4.埋起來。這就是被切割分段的艙體,運輸到這裡進行掩埋

    對受汙染艙體的處理:1.直接切割艙體,分成一段一段的小型個體 2.運輸,並進行掩埋處理。

    核反應堆的處理很繁瑣,不僅過程和時間很長,而且期間花費的金錢的數量也是巨大的。因為對於放射性汙染和廢物沒有直接有效的淨化再利用的手段,所以只能進行一些減小汙染的處理,然後水泥固化,裝桶進行掩埋處理。

  • 2 # 麥田軍事觀察

    對退役的核動力反應堆到目前為止還沒有合適的處理方法,現在唯一的處理方式就是封存,將其拆下來以後,永久性的封存某個地方,在遠離人類的居住區等地點存放,無論是美國,還是俄羅斯都是這麼幹的,將其運送到一個地點,進行封存。

    在目前來說,人們還沒有真實可靠性處理核廢料的能力,核反應堆內大量的核廢料幾乎是沒法處理,還不如把它整體的封存下來,像美國就把所有核潛艇的反應堆運送到美國的一個沙漠當中,進行封存,也許這些核反應會在幾千年之後成為無害的,但是這是一個很漫長的過程。

  • 3 # 裝備空間

    目前大多數退役核動力反應堆都是退役軍用艦艇的核動力裝置,包括核潛艇、核動力航母和其他核動力水面艦船等。一般人對於核動力軍事裝備有著“超乎尋常”的執著追求,然而這些裝備都是“用著爽、退役難”,其退役處理所耗費的時間、技術和金錢讓絕大多數國家“望而卻步”。事實上,迄今為止全世界沒有任何一個國傢俱備“有效、徹底”處理退役核動力艦船的可行技術和方案,拆解獲得的反應堆艙和乏燃料基本上都是“封閉、隔離、長期儲存”,然而隨著放射性廢棄物越來越多,這些辦法終究不是長久之計。

    ▲核潛艇反應堆艙室

    退役核潛艇的現實困境

    雖然退役核動力水面艦艇和潛艇的處理辦法不太一樣,但是“窺一斑而知全豹”,限於文章篇幅,本文僅從退役核潛艇的角度來說明其目前的處理辦法和概況。截至目前,全世界已經退役了數百艘核潛艇(主要是美、俄兩國),而這些退役核潛艇中的一大部分,並沒有進行妥善的處理。而且隨著各國核潛艇的更新換代,除了美俄以外,英法中等國也開始或即將迎來大量退役核潛艇等待拆解的境遇,這讓我們不得不開始重視退役反應堆的處理問題。

    ▲英國皇家海軍基地存放的退役核潛艇

    2019年6月,英國議員盧克·波拉德向下議員提交了“要求英國政府處理皇家海軍退役核潛艇”的報告,讓人們再度意識到“各國退役核動力艦艇處理的現實窘境”。盧克·波拉德報告顯示“很多人不知道,皇家海軍退役的所有核潛艇目前都還靜靜的漂浮在兩個海軍基地內,有7艘存放在羅賽海軍基地,13艘存放在德文波特海軍基地,其中包括英國的第一艘核潛艇無畏號(1960年下水)和1963年下水的勇士號,這當中大約有9艘潛艇的核反應堆沒有被拆除”。

    ▲英國海軍基地內的退役核潛艇

    實際上,英國遭遇的核潛艇難題並非一家之難,相較而言俄羅斯的情況可能更為嚴重,畢竟蘇聯時代建造的老舊核潛艇規模過於龐大,而其資金狀況也相當窘迫。俄羅斯當年不僅繼承了蘇聯的龐大核產業鏈和技術,也一併繼承了大部分的乏燃料和放射性廢物。在2013年時,其境內的已經累積了大約2.2萬噸乏燃料(民用堆、科研堆和海軍動力堆產生)和5億立方米的放射性廢物。此外,俄羅斯現役的80多個軍用艦船堆和大量民用堆,仍以每年約800噸的速度產出乏燃料,而其僅有的一個後處理廠(馬亞科RT-1)實際乏燃料處理能力只有100噸/年。所以,說一千道一萬,其絕大多數退役反應堆的處境都是“存著”且未經處理。俄羅斯退役核潛艇中除了少部分在拆除堆芯和核燃料後進行封存處理外,大部分潛艇都是在反應堆中注入防腐劑後“原封不動”的廢氣在基地的海面上。

    ▲俄羅斯705型核潛艇拆除核反應堆(法國提供資金和技術支援)

    目前核潛艇(及反應堆)退役處理方法

    到目前為止,世界上處理退役核潛艇反應堆經驗最豐富、技術和資金保障最充裕的非美國莫屬,所以我們就來簡單看下,其處理程式和方法:

    1、早期美國退役核反應堆的處理方法也是極為“簡單粗暴”,比如說其第2艘核潛艇“海狼”號鈉冷堆試驗核潛艇,在1958年進行停堆換裝壓水堆。首先將燃料棒和堆芯取出,然後將S2G反應堆從潛艇中拆除裝上浮船,將浮船拖曳到遠海後連帶反應堆一起沉沒到數千米深的海底。不過後來,這種“海葬法”遭到國際社會的抵制,不得不另尋他途。

    2、到2014年,美國已經大約退役了130多艘核潛艇,現有較為成熟的除了程式如下:

    ▲退役核潛艇的處理程式

    退役核潛艇,應當首先在基地拆除武器裝備、機密部件和敏感設施;然後將潛艇駛往指定的船塢等待進行下一步拆解作業(艇況不佳或不能行駛時,用拖船拖曳或半潛船運載到指定場所);拆解反應堆前,一般至少停堆80天以上,以便短暫衰減放射性同位素,同時可以利用這段時間先將一些其他艙段的非固定性裝置拆除;準備就緒後,就可以開始進行反應堆乏燃料的解除安裝了,解除安裝完的乏燃料有兩種處理途徑,一種是加工回收再利用;一種是妥善封存後長期儲存。雖然第一種辦法更為有效合理,但是資金要求和技術難度都較高,很少被採用。

    ▲拖船拖曳退役核潛艇駛往指定船塢

    解除安裝完反應堆中的乏燃料基本上就消除了至少99%的放射源,但此時並不意味著反應堆艙的安全,其內仍然殘留有放射性物質。這些放射性殘留物中,絕大部分都是反應堆工作時,中子相互碰撞附著在堆壁、管道、艙壁上形成的誘導型金屬放射性核素;還有一部分是以薄膜狀附著在密封管道和壓力艙內的放射性腐蝕物,這些放射性殘留以鈷-60為主,危害仍然很大。除了放射性物質以外,反應堆艙室內還存在一些有毒物質,比如塗覆在艙室表面和接縫處用於消音材料的二苯基聚氯乙烯等。因此,在解除安裝完乏燃料後,一般需要對潛艇反應堆艙進行切割、密封、單獨處理。

    ▲經切割的蘇/俄德爾塔III級核潛艇(本圖只為示意)

    切割反應堆艙前,為了安全起見,也要經行相應的準備工作:1、把管道、水池、容器內的水清楚乾淨;2、人員可能接觸或通行的地方,需要布撒放射性物質吸附劑;3、拆除妨礙切割工作的裝置和結構部件;4、將所有連通存在放射性物質的通道密封。

    經過上述預處理措施後,就可以開始切割工作了,一般會在距離反應堆艙前後隔板一定距離的地方將艇體割開,然後在割開的地方用約20毫米厚(或視情況而定)的金屬密封護板焊接,將整個反應堆艙變成一個密封整體,前文所述“卸載出來的核燃料也會在被取出後裝入特製的密封容器內”。

    乏燃料和反應堆艙的運輸及處理

    ▲核反應堆乏燃料運輸專用遮蔽容器

    目前來說,包括美國在內的各個擁有核潛艇的國家,通常做法是將乏燃料運輸到指定地點,放入水池中儲存;而反應堆艙則主要採用海洋投棄、陸地淺層掩埋、陸地深層掩埋三種辦法處理。但是隨著國際社會抵制和越來越多的國際公約規制,海洋投棄法逐漸被廢止,主要使用後兩種辦法處理反應堆艙。

    ▲美國華盛頓州漢福德試驗場的“海溝-94”反應堆艙埋藏儲存設施

    核潛艇反應堆的乏燃料再被解除安裝後,將裝入特製的運輸專用遮蔽容器內,這種容器呈圓筒狀,內外部均採用耐腐蝕鋼製外殼製作,內部充裝惰性氣體,並且裝有能量吸收器,以減少運輸過程中發生事故時,衝擊力對遮蔽容器造成的損傷。就美國而言,這些裝有乏燃料的遮蔽容器將運輸到(視情況採用陸運或水運)愛達何國家工程實驗室並存放在貯存水池中;經過密封處理的反應堆艙,則多被運輸到(上圖所示)的漢福德試驗場專門區段,安置在專用支架上,並被埋入5-10米深的地下。

    雖然,目前看來美國退役核潛艇的處理,制度完善、資金較為充沛並且擁有廣闊的國土面積,適合陸上掩埋反應堆艙,但是有關乏燃料的處理技術仍有待研究。其他國家以及其他有關問題,這裡就不多說了,以後有空再說吧。

  • 4 # 森林狼6

    退役核動力反應堆的常規處理方法有哪些?處理退役核動力反應堆成為各國頭疼的問題,這個問題直接要人類的命的。大自然很神奇的,你對大自然好,大自然會對你好,你們扔掉那麼多的塑膠垃圾,到頭來大自然要這些塑膠回到人類身體裡。

    如果沒有技術處理退役核動力反應堆,就應該不能或不準用核領域的技術。現在地球已經是千瘡百孔了,經不起你們折騰了。

    核反應堆在完成其研究使用壽命之後最終停止運作,進入退出執行的退役階段,反應堆退役是指停止一切運作其間,反應堆中的核燃料,帶有放射性的裝置、部分零件、材料將被移出反應堆或者從反應堆系統上拆除出反應廠區,達到廠區開放利用,或者融入大自然,意思對人類輻射沒有造成傷害。如果要達到對人類沒有傷害,要經歷漫長歲月,文字形容就很快達到,但是消除核輻射不是一天兩天時間,處理反應堆的過程中,複雜繁瑣,沒有你意想不到的。

    反應堆退役過程分幾個步驟:裝置、系統和建築的拆除,去汙過程:廢物的處理,需要經歷多個年頭。到2012截止,全世界關閉的核反正堆已經達到138座,但是順利完成退役的只有17座。看資料就知道很多國家處理核廢料技術幾乎是零。中國處理核廢料技術處於世界頂尖水平,還可以繼續讓廢物變寶貝。

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