安全處理廢物仍然是核電工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。美國(guó)與法國(guó)研究員一起對(duì)干法存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并對(duì)兩種存儲(chǔ)方式(濕法與干法)進(jìn)行了比較。

由于世界上許多地區(qū)都在為核電站的退役做準(zhǔn)備，因此行業(yè)內(nèi)對(duì)高效廢物管理設(shè)施的需求越來越大。橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室最近的一項(xiàng)研究表明,為了應(yīng)對(duì)美國(guó)未來幾十年的退役活動(dòng)，美國(guó)需要建設(shè)更多的各類型臨時(shí)存儲(chǔ)裝置。

乏燃料剛從反應(yīng)堆中取出時(shí)，溫度很高而且具有放射性，需要儲(chǔ)存在水中以便乏燃料冷卻。然后，乏燃料可以長(zhǎng)期保存在濕法或干法存儲(chǔ)裝置中。

英國(guó)和世界上采用“閉式燃料循環(huán)”(包含濕法的后處理和回收過程)的國(guó)家基本都依靠濕法乏燃料儲(chǔ)存作為處理乏燃料的中間步驟。

有些國(guó)家，如瑞典和芬蘭，一直采用濕法存儲(chǔ)乏燃料，直到乏燃料達(dá)到最后處置的要求。其他國(guó)家，如美國(guó)、加拿大和德國(guó)，在最初的濕法卻之后采用干法存儲(chǔ)。

濕法存儲(chǔ)方式得到了公認(rèn)。干法存儲(chǔ)作為新技術(shù)雖然還沒有在世界范圍內(nèi)證明其安全性和可靠性，但最近在一些地區(qū)得到了發(fā)展。

英國(guó)的濕法存儲(chǔ)：靈活性與可靠性

濕法存儲(chǔ)是乏燃料處理的一個(gè)中間步驟，在進(jìn)行后處理之前將乏燃料存儲(chǔ)在水下，乏燃料將被冷卻，其放射性水平也將降低。

Sellafield(英國(guó)主要的核廢料再處理廠：塞拉菲爾德)首席運(yùn)營(yíng)官韋斯頓，在2020年國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)科學(xué)論壇表示，英國(guó)目前正在建造先進(jìn)氣冷堆(AGR)，這是英國(guó)第二代氣冷反應(yīng)堆，由第一代magnnox氣冷反應(yīng)堆發(fā)展而來。Sellafield作為英國(guó)核退役管理局的一部分,參與了熱氧化后處理廠的建造,并參與建造存儲(chǔ)池作為臨時(shí)存儲(chǔ)點(diǎn),AGR的乏燃料此存儲(chǔ)80年。

英國(guó)核退役管理局表示濕法存儲(chǔ)還展現(xiàn)出了其他重要優(yōu)勢(shì)。

韋斯頓表示：“濕法存儲(chǔ)相比干法存儲(chǔ)更便于燃料裝卸，而且檢測(cè)很方便。濕法存儲(chǔ)的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是存儲(chǔ)靈活，可以很好的應(yīng)對(duì)未來的存儲(chǔ)戰(zhàn)略。目前，英國(guó)在濕法存儲(chǔ)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。”

濕法存儲(chǔ)有一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，不斷地向堿性方向調(diào)節(jié)水的PH值可以更好的緩解腐蝕。

韋斯頓還表示，不同類型的反應(yīng)堆(例如輕水堆和先進(jìn)氣冷堆)燃料的放射性水平是不同的，其相對(duì)的檢測(cè)和取樣程序也不相同。

法國(guó)Orano集團(tuán)(法國(guó)新阿?，m公司更名為Orano)加強(qiáng)了干法存儲(chǔ)設(shè)備的研究，盡管有一些困難，但最近幾年干法存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)表現(xiàn)出來。美國(guó)核管會(huì)(NRC)表示，干法存儲(chǔ)與濕法存儲(chǔ)一樣安全。美國(guó)的乏燃料(超過7萬噸)目前大多儲(chǔ)存在核電站的乏燃料水池和儲(chǔ)罐中。近四十年來，干法存儲(chǔ)自首次使用以來越來越受歡迎。

乏燃料在乏燃料水池中冷卻至少一年，通常長(zhǎng)達(dá)10年，然后被放置在干燥的設(shè)備中。這種干濕存儲(chǔ)的互補(bǔ)方式可以使若干座核電站繼續(xù)運(yùn)行2000年。

目前，已經(jīng)開始采用干法存儲(chǔ)的國(guó)家有:美國(guó)、加拿大、德國(guó)、瑞士、西班牙、比利時(shí)、瑞典、日本、亞美尼亞、阿根廷、保加利亞、捷克共和國(guó)、匈牙利、韓國(guó)和立陶宛。

Orano集團(tuán)是全球領(lǐng)先的乏燃料干法存儲(chǔ)公司，也是第一家與NRC合作的干法存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)公司。Orano集團(tuán)來致力于研發(fā)干法存儲(chǔ)技術(shù)近40年。

該公司已經(jīng)成功設(shè)計(jì)并認(rèn)證了金屬存儲(chǔ)桶和儲(chǔ)罐存儲(chǔ)系統(tǒng)。與此同時(shí)，他們最新的NUHOMS系統(tǒng)采用了水平布置的獨(dú)立焊接儲(chǔ)罐，內(nèi)部設(shè)置了方形封閉混凝土模塊。

目前，Orano集團(tuán)最先進(jìn)的大容量擴(kuò)展儲(chǔ)罐已獲得許可，可存儲(chǔ)高燃耗乏燃料，最高可存儲(chǔ)50kW的熱負(fù)荷(之前的水平為34kW)。Orano集團(tuán)采用NUHOMS系統(tǒng)成功將現(xiàn)場(chǎng)干法存儲(chǔ)的許可期限從20年延長(zhǎng)至60年。與此同時(shí)，Orano集團(tuán)還開發(fā)了雙層矩陣干法存儲(chǔ)設(shè)備，可以節(jié)省45%的存儲(chǔ)空間需求，也節(jié)省了干法存儲(chǔ)設(shè)備。

濕法與干法存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

專家表示，盡管干法存儲(chǔ)沒有評(píng)估在乏燃料初始冷卻期間的可用性，但是在后處理之前采用干法存儲(chǔ)有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

濕法存儲(chǔ)需要持續(xù)使用大量的能源，《核能年鑒》雜志發(fā)表過一篇文章《韓國(guó)壓水堆乏燃料濕法與干法存儲(chǔ)對(duì)比》寫到：在壓水堆乏燃料的存儲(chǔ)中，濕法存儲(chǔ)與三種干法存儲(chǔ)方式相比是最昂貴的。這表明，如果采用干法存儲(chǔ)，可以降低乏燃料的存儲(chǔ)費(fèi)用。

Orano集團(tuán)首席技術(shù)官Prakash Narayanan表示：“干法存儲(chǔ)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是其可擴(kuò)展的能力。核電站濕法存儲(chǔ)的能力是受限的，并且不能明顯增加。”

“干法存儲(chǔ)在核電站長(zhǎng)期的運(yùn)行中提供模塊化、可擴(kuò)展的乏燃料存儲(chǔ)。將存儲(chǔ)在水池中的乏燃料轉(zhuǎn)移至大容量?jī)?chǔ)罐中干燥密封存儲(chǔ)，然后轉(zhuǎn)移至乏燃料存儲(chǔ)工廠。這將為能源公司和核電站周邊地區(qū)帶來很多好處。”

然而，反對(duì)者表達(dá)了對(duì)干法存儲(chǔ)的擔(dān)憂：轉(zhuǎn)移不穩(wěn)定的乏燃料的危險(xiǎn)性，轉(zhuǎn)移過程中的放射性釋放和儲(chǔ)罐的開啟或泄露風(fēng)險(xiǎn)。相比之下，濕法存儲(chǔ)不需要將乏燃料轉(zhuǎn)移，乏燃料將長(zhǎng)期存儲(chǔ)在水池中，這樣就更容易快速發(fā)現(xiàn)問題。

干法存儲(chǔ)的支持者回應(yīng)：燃料并不是很不穩(wěn)定，儲(chǔ)罐是焊接密閉的，正在開發(fā)先進(jìn)的儲(chǔ)罐管理工具，用于對(duì)干法存儲(chǔ)罐進(jìn)行安全檢查。

展望未來，Narayanan表示，“為了提高經(jīng)濟(jì)效率，燃料組件將更不容易發(fā)生燃料故障，通過增加初始豐度和更高的燃耗來提供更大的操作動(dòng)力。”雖然這可能會(huì)給乏燃料存儲(chǔ)帶來一些問題，但他有信心，因?yàn)楦煞ù鎯?chǔ)已經(jīng)能夠滿足未來行業(yè)的需求。

干法存儲(chǔ)是否會(huì)向濕法存儲(chǔ)一樣獲得世界范圍內(nèi)足夠的歡迎還有待觀察。然而，有一件事是肯定的，解決乏燃料問題將成為邁向清潔能源最重要一步，這需要付出大量的努力、監(jiān)管和資金。