離堆貯存

乏燃料（核燃料經過輻照後從核反應堆內卸出且不再在該堆內使用的核燃料）組件在乏燃料水池中貯存3年後，放射性和餘熱即可衰減至從反應堆廠房乏燃料水池運出的條件。隨著我國核電的大力發展，生了大量的乏燃料。若不能妥善進行處理，給核電發展帶來不利影響。我國後處理技術的發展現狀暫時無法有效緩解乏燃料大量累積造成的困境。因此乏燃料離堆貯存成為重要問題。

乏燃料一直貯存在配套的在堆貯存水池內，當乏燃料水池達到存放上限時，必須儘快啟動乏燃料離堆貯存工作，確保在乏燃料水池飽和之前實現乏燃料外運，保證核電站的連續運行。

乏燃料的離堆貯存技術主要分為乾法貯存和濕式貯存。

基本介紹

• 中文名：離堆貯存
• 外文名：away-from-reactor storage
• 全稱：乏燃料離堆貯存
• 方案：乾法貯存和濕式貯存
• 乾法貯存冷卻：氣體對流
• 濕式貯存冷卻：水的降溫

對於核電站卸出的乏燃料管理策略，當前世界上主要有三種做法：一是進行後處理，收鈾、鈽重新製成燃料元件再利用，高放廢物固化後進行深地質層處置或進行分離嬗變；二是一次通過，即乏燃料經過冷卻、包裝後作為廢物送入深地質層直接處置；三是將乏燃料進行暫時貯存（50年），以後再作決策。

離堆貯存地點選擇

根據我國核燃料後處理髮展的現狀，要離堆貯存核電站乏燃料組件，除核電現場廠址可建設離堆貯存設施外，中試廠（我國第一座動力堆乏燃料後處理中間試驗工廠）乏燃料貯存水池擴建工程是唯一的選擇。

使用中試廠進行離堆貯存，需要對貯存水池設施從乏燃料的接收、卸料與貯存等全過程進行技術分析，還需要對水池冷卻能力、淨化能力、臨界安全、輻射防護安全與結構承載能力等進行計算和校核。

離堆貯存方案選擇

乏燃料的離堆貯存技術主要分為乾法貯存和濕式貯存。濕法貯存將乏燃料貯存在大的貯存水池中，靠池水來對乏燃料進行冷卻。乾法貯存將乏燃料貯存在空氣或惰性氣體氛圍中，靠氣體對流來對乏燃料進行冷卻。

濕式貯存

中試廠乏燃料離堆濕法貯存的乏燃料貯存廠房內設有2個乏燃料貯存水池，每個乏燃料貯存水池設有9*10乏燃料貯存格架12台。貯存水池內使用除鹽水冷卻乏燃料。乏燃料水池冷卻以海水為最終熱阱，按照三迴路設計，包括乏燃料水池冷卻系統，設備冷卻水系統，重要廠用水系統等。廠房總體布置分為乏燃料貯存區、乏燃料裝卸區、輔助系統區、人員工作區。

乾法貯存

在過去的幾十年，燃料的乾法貯存技術發展很快。對於壓水堆乏燃料乾法貯存比較常見的分類方法是分成貯存室貯存、金屬容器貯存、混凝土容器貯存。

金屬容器貯存：金屬容器最初主要用於乏燃料的運輸，依靠厚壁金屬來禁止乏燃料的輻射。可以用於乏燃料貯存的金屬容器設計可分三類，第一類是容器專為貯存目的設計的；第二類，容器是運輸和貯存兼用的；第三類，容器是運輸、貯存和最終處置三用的。

金屬容器貯存

由於金屬容器的造價比較昂貴（容量為19組乏燃料組件的金屬貯存容器，單台造價約為2500萬），為了降低乾法貯存的費用，開發了混凝土容器貯存技術，使用混凝土來取代厚壁的金屬禁止層，而大大降低了貯存費用。

混凝土容器貯存：混凝土容器貯存技術主要以NUHOMS和 HI-STORM貯存技術為典型代表。NUHOMS系統在混凝土水平貯存模組（HSM）中水平地乾式貯存封裝的乏燃料組件。NUHOMS系統利用轉運設備將乾式禁止罐從核電站燃料/反應堆廠房運到水平貯存模組貯存。轉運系統包括轉運容器、容器吊具、液壓缸系統、牽引車、轉運拖車、容器支撐滑架和滑架定位系統等。NUHOMS系統的輔助設備有轉運容器/DSC環形密封圈、真空乾NUHOMS系統通過熱傳導、輻射和自然對流將衰變熱從乏燃料組件擴散到乾式禁止罐（DSC），再從 DSC擴散到周圍空氣，最終擴散到環境中。

HI-STORM系統為垂直存放乏燃料的混凝土容器貯存系統。HI-STORM系統主要包括三部分：多功能吊籃（MPC）、貯存容器（HI-STORM）和轉運容器（HI-TRAC）。MPC用於維持燃料組件的結構，並且構成乏燃料的包容邊界。貯存容器為 MPC長期貯存過程中提供結構保護和輻射禁止。此外，轉運容器為 MPC裝料、卸料和轉運過程提供結構保護和輻射禁止。

HI-STORM系統與MPC的剖視圖

貯存室貯存：貯存室貯存（VAULT）是由巨大的混凝土牆組成的貯存室，室內貯存乏燃料。貯存室本身很簡單，其燃料接收和預處理裝置，相對說來比較複雜。冷卻系統分兩類：即閉合迴路和開式迴路。對於閉合迴路系統，通過人工或自然的對流使氣流經燃料或燃料容器，然後通過熱交換回流。開式迴路系統包括一個誘發自然對流空氣一次通過燃料容器外表面的排風煙囪，熱能通過輻射、對流和傳導從燃料流向容器壁。

貯存方案比較

與壓水堆乏燃料濕法貯存技術相比，乾法貯存技術具有如下幾方面的優點：1）在使用惰性氣體作冷卻劑時，可以很好的保護燃料和包殼；2）轉運和貯存過程產生較低的輻射劑量，特別是在運行期間；3）運行和維修費用較低，採用自然對流冷卻時，不需要鼓風機和電力供應；4）對抗事故的能力大大增加，特別是抵抗失水事故方面的能力顯著提高，安全可靠性更高；5）易於退役；6）運行期間幾乎不會產生放射性廢物。符合廢物最小化的理念要求。總之，與壓水堆乏燃料濕法貯存技術相比，乾法貯存技術具有模組化貯存、運行費用低、放射性廢物產生少、抵抗事故能力更強等優點。近二十年以來，國外新建的壓水堆乏燃料離堆貯存設施大部分採用乾法貯存技術。

各種貯存方案的技術特點