112年6月 西班牙的乾式中期貯存設施

西班牙的乾式中期貯存設施

運轉中的核電廠

西班牙的核電廠是放射性廢棄物的主要產生者。目前,有 5 座核電廠、7 座反應爐在運轉中,分別是:卡塞雷斯省 (Cáceres)的阿瑪拉斯 (Almaraz) 1 號機組和 2 號機組,瓦倫西亞省 (Valencia) 的科夫倫特斯(Cofrentes)、塔拉戈納省 (Tarragona) 的凡德略斯 (Vandellós) 2 號機組,和阿斯科 (Ascó)1 號機組和 2 號機組,以及瓜達拉哈拉省 (Guadalajara) 的特里略 (Trillo)。

關閉中的核電廠

布爾戈斯省 (Burgos) 的加羅尼亞 (SantaMaría de Garoña ) 核電廠,將在不久的將來進行拆除工程。拆除中的核電廠瓜達拉哈拉省的荷西卡布雷拉 (José Cabrera) 核電廠,目前處於除役的拆除 階段。塔拉戈納省的凡德略斯核電廠 1 號機組,在部分拆除後目前處於停止狀態。 除役中的反應爐 馬德里的 CIEMAT JEN-1 反應爐、巴塞隆納的阿格思 (Argos) 反應爐,和畢爾包 (Bilbao) 的阿爾畢 (Arbi) 反應爐,這些研究用反應爐目前都已拆除,產生的廢棄物已送往科爾多瓦省 (Cordoba) 的埃爾卡布里 (C.A. El Cabril) 低 / 中放射性廢棄物處置場進行處理。 西班牙放射性廢棄物的管理 ENRES A (Empresa Nacional de Residuos Radiactivos SA) 是一家國有公司,成立於 1984 年,負責核電廠的放射性廢棄物管理和除役,現在是西班牙核子燃料循環中唯一的國有部分。ENRESA 制訂放射性廢棄物的整體規畫,並於 1999 年獲得國會的核准。ENRESA 以核電廠 40年運轉壽命為基礎,管理近 20 萬立方公尺低、中放射性廢棄物,和 10,000 立方公尺的用過核子燃料及其他高放射性廢棄物。 ENRESA 的 低 / 中放射性廢棄物貯存設施位於科爾多瓦的埃爾卡布里處置場,自 1961 年開始運轉。2016 年 7 月,西班牙核能安全委員會 (CSN) 核准 ENRESA在此設立新的極低放射性廢棄物處置設施,該設施的貯存容量超過 17,000 立方公尺。

自 1983 年「國家能源計畫」制定以來,西班牙將用過核子燃料視為高放射性廢棄物,不採用開放式核燃循環,也就是對用過核子燃料不進行再處理;唯一的例外是荷西卡布雷拉核電廠和加羅尼亞核電廠的一些用過核子燃料,以及凡德略斯 1 號機組的所有用過核子燃料,曾送往國外進行再處理。除此之外,西班牙反應爐產生的所有用過核子燃料都是就地貯存在核電廠內的冷卻池中。 1999 年的用過核子燃料計畫,規劃在每座反應爐中先存放 10 年。2010 年 之前,用過核子燃料在特里略核電廠以乾式密封鋼桶進行中期貯存;隨後將建立一座長期的集中式中期處置設施 (ATC)。同時,深層地質處置的研究也取得進展,正在評估花崗岩、粘土和鹽層的合適性。預計2073 年運轉。

西門牙放射性廢棄物管理流程圖

2006 年年中,西班牙國會核准 ENRESA的第6版「一般放射性廢棄物計畫(General Radioactive Waste Plan, GRWP)」,其中包括:到 2010 年開發用過核子燃料集中式中期貯存設施的提議,類似於荷蘭波賽爾(Borssele) 核電廠附近的哈柏格 (Habog)貯存設施;西班牙核能安全委員會也核准 了這項設計。

2009 年 12 月,政府號召各地區市政府自願主辦這座耗資 7 億歐元 ( 約新台幣238 億元 ) 的集中式中期貯存設施,用於處理高放射性廢棄物和用過的核子燃料。一旦該設施開始運轉,西班牙政府願意每年支付該地區高達 780 萬歐元 ( 約新台幣2 億 6,520 萬元 )。 集中式中期貯存設施的設計可貯存6,700 噸用過核子燃料和 2,600 立方公尺中放射性廢棄物,以及 12 立方公尺的凡德略斯 1 號機組燃料再處理所產生的高放射性廢棄物。這座設施將分三個階段建造,每個階段需要 5 年時間。

阿斯科和卡尼亞斯 ( Villar de Cańas)是 8 個自願參加的城市中的兩個,他們被20年7億歐元的願景,和每年的直接撥款,以及許多工作機會所吸引。反對者則發起一場散布恐慌的運動,以勸阻 8 個城市的居民,有些地方政府也表示反對。2011 年9 月西班牙工業部公布評選的排名: 第一名 瓦倫西亞省的札拉 (Zarra) 736 分 第二名 塔拉戈納省的阿斯科 732 分 第三名瓜達拉哈拉省的耶布拉 (Yebra) 714 分 第四名 昆卡省 (Cuenca) 的卡尼亞斯 692 分 2011 年 12 月,工業部進一步宣布:選擇卡尼亞斯做為集中式中期貯存設施場 址,運轉時間 60 年。

在集中式中期貯存設施尚未完工之前,用過的核子燃料仍貯存在各個核電廠內,大多數的用過燃料都暫存在貯存池中。目前特里略、阿斯科、阿瑪拉斯和荷西卡布雷拉等核電廠都在廠內建造獨立式乾式貯存設施 (ITS),其他核電廠也計畫建造類似的中期貯存解決方案。 2015 年 7 月,核能安全委員會也確認卡尼亞斯的條件適合興建集中式中期貯存設施,並且同意 ENRESA 可以在監管過程的同時繼續進行初步的現場工作。集中式中期貯存設施將為大約 12,816 立方公尺的廢棄物提供 60 年的貯存空間,在理想狀況下,屆時永久處置場應該已經完工啟用。2018 年,生態轉型部已停止相關監管程序。 截至 2021 年 12 月 31 日,西班牙各核電廠共貯存 11,400 立方公尺的用過核子燃 料 / 高放射性廢棄物。Holtec 公司已授權並提供其 HI-STAR 100 兩用金屬容器,用於將用過核子燃料從各個核電廠運送到集中式中期貯存設施,容器還可以用來貯存用過核子燃料。

特殊放射性廢棄物 (SW),包括核燃料的附屬配件、中子源,或來自反應爐壓力容器系統更換的組件、儀器,和來自反應爐的內部組件(通常是金屬的),具有高輻射劑量。因其放射學特性,不能在埃爾卡布里的地表處置設施中處置,應與高放射性廢棄物相同管理與處置。用過核子燃料貯存與 高放射性廢棄物管理 用過核子燃料從反應爐中移出,必須貯存在核電廠內的冷卻水池中進行冷卻。選擇以水作為主體介質是基於其高傳熱係數、良好的屏蔽性能、透明度和可管理性。然而,有些核電廠冷卻水池的容量已達到極限,或是需要從水池中取出用過核子燃料以便開始除役。因此,大多數核電廠都需要額外的貯存容量。2002 年的特里略核電廠,和 2013 年的阿斯科核電廠,以及其他核電廠如加羅尼亞、阿瑪拉斯和科夫倫特斯,也陸續在廠區內建造獨立式乾式中期貯存設施。 荷西卡布雷拉核電廠目前正在除役,已於 2008 年先建造完成乾式中期貯存設施,然後才開始拆除過程。對於所有這些設施,用過核子燃料在經過冷卻所需的時間後,將被轉移到這些獨立式乾式中期貯存設施。

2004 年,西班牙工業委員會向政府提出集中式中期貯存設施的貯存策略,該委員會由所有議會團體的代表組成。2006年,工業委員會核准一項關於設立部際委員會的提案;該委員會負責制訂集中式中期貯存設施場址須符合的標準。 指定卡尼亞斯作為場址後,許可程序隨即開始。根據具體的核子法規,該過程需要初步許可執照、施工許可執照和營運許可執照。這些許可執照由生態轉型與人口挑戰部 (MITECO) 核發,也需要核能安全委員會的有利報告。此外,根據環境法規,初步許可執照需要一份環境影響報告,是由 生態轉型與人口挑戰部的環境國務秘書處簽發。2014 年 1 月,ENRESA 根 據《 核子與放射性設施條例》申請初步許可執照和施工許可執照。2015 年 7 月,核能安全委員會公布初步許可執照的有利報告。但由於該計畫目前正在進行環評工作,暫未取得初步許可執照。目前仍在等待與施工許可執照相關核能安全委員會有利的報告。

按照目前計畫的進展,集中式中期貯存設施最快可在 2024 年開始運轉。完工後,西班牙所有輕水式反應爐的用過核子燃料將逐步運送至集中式中期貯存設施。然而,其中一座中期貯存設施已於 2021 年底啟用,以容納第一批密封鋼桶,同時主要設施正在建設中。西班牙中期貯存現況根 據 ENRESA 發布的 2022 年年度報告顯示:該公司在放射性廢棄物管理領域的活動主要朝向容器製造,以及特里略、荷西卡布雷拉、阿斯科和阿瑪拉斯核電廠廠內的獨立式中期貯存設施的運轉,以及執行科夫倫特斯核電廠內獨立中期貯存設施計畫。 值得一提的是,ENRESA 延續前幾年的努力,製造貯存容器與系統及其運輸,提供額外的用過核子燃料乾式貯存空間,以確保核電廠的正常運轉。在反應爐除役作業之前,為清空冷卻池提供必要的系統,以緩解冷卻池處於飽和狀況的高風險。目前每座核電廠進行的作業如下: 2021 年,阿斯科核電廠 1 號和 2 號機組、阿瑪拉斯核電廠 1 號和 2 號機組、凡德略斯核電廠 2 號機組和科夫倫特斯核電廠,在部長會議授權簽訂合約和董事會核准支出後,啟動「用過核子燃料貯存與運輸系統的設計、許可協助、製造和供應」合約程序。到 2021 年底,該程序處於標書的評估階段。

特里略核電廠獨立式中期貯存設施 ( 圖片來源:ENRESA)

西班牙乾貯設施分布圖 ( 圖片來源:ENRESA)

法國歐蘭諾再處理 (Orano Recyclage)公司(前身為亞瑞華 Areva 公司)提供 4個 TN®81 容器,用於運送凡德略斯 1 號機用過核子燃料再處理產生的高放射性廢棄物。使用這些容器將廢棄物從法國運回西班牙進行中期貯存。2018 年 12 月,與歐蘭諾再處理公司簽訂合約,先在海牙(The Hague) 廠區內暫時貯存空的容器,直到裝滿廢棄物送回。 自 2012 年開始,ENRESA 一直致力於卡尼亞斯集中式中期貯存設施的設計和申請許可。但該計畫於 2018 年 7 月停工,當時能源國務秘書處分別發函給核能安全委員會和環境國務秘書處,要求暫停核發施工許可相關的報告和辦理環境影響研究的程序。根據第 6 版「一般放射性廢棄物計畫」的規定,雖然暫停的命令仍然有效,但ENRESA 仍將繼續致力於確保對用過核子燃料進行適當的中期管理。

核電廠內獨立式中期貯存設施 乾式貯存的密封容器可以是不同類型,例如兩用金屬容器,可貯存和運輸;或貯存在可運輸的金屬容器內,再銲接進「混凝土 – 金屬模組」中。

特里略核電廠中期貯存設施 特里略核電廠自 2002 年以來就擁有一座中期貯存設施,以貯存廠內的用過核子燃料。這是一座有混凝土牆和屋頂的大廳,最多可容納 80 個兩用容器(可貯存和運輸)。特里略核電廠為中期貯存設施的運轉持續供應金屬容器,並對其內容進行審查以便貯存。該設施運轉正常,2021 年底廠區 有 32 個 DPT 容器和 4 個 ENUN32P容 器。ENRESA 正在為該設施製造另外10 個 ENUN32P 容器。

荷西卡布雷拉核電廠中期貯存設施 位於核電廠廠內的乾貯設施,用於將反應爐中移出的所有用過核子燃料進行中期貯存。該設施包括一個鋼筋混凝土板來承載貯存模組,周圍環繞著外部輻射防護圍欄和內部安全圍欄,以劃定貯存區域。荷西卡布雷拉核電廠的中期貯存設施已正常運轉,有 12 個焊接在混凝土和金屬包裝上的 HI-STORM 100Z 貯存倉系統,裝有來自核電廠的用過核子燃料,以及 4個 HI-SAFE 系統,盛裝反應爐容器內部分段而成的特殊廢棄物。

阿斯科核電廠中期貯存設施 該設施位於核電廠廠區內,用於乾式貯存從兩座反應爐移出的用過核子燃料。由兩塊鋼筋混凝土板組成,每塊混凝土板可容納 16 個貯存模組。該設施被外部輻射防護圍欄系統和內部物理安全圍欄包圍,以劃出貯存區域。至 2021 年底,共有 26 個 HI-STORM 100容器,另外 5 個 HI-STORM 100 系統已運送並等待裝載用過核子燃料。此外,該設施也簽署了另外 5 份 HISTORM 100 系統的供應合約。 阿瑪拉斯核電廠中期貯存設施 該貯存設施採用與上述類似的技術,混凝土板基座上裝有兩用金屬容器。於 2018年開始運轉,當時裝載了第一個 ENUN32P 容器。到 2021 年底,該設施裝載了 6個 ENUN32P 金屬容器,以及正在製造另外 14 個 ENUN32P 容器。

加羅尼亞核電廠中期貯存設施 與上述技術類似的貯存設施,混凝土板基座上存有兩用金屬容器,具有外包裝屏蔽。貯存設施的物理容量可容納 32 個ENUN-52B 容器(2 座混凝土板,每座板上有 16 個位置)。2020 年 5 月,ENRESA 在核電廠除役和關閉計畫的框架中向核能安全委員會提交獨立式中期貯存設施內容的修訂,目的是將核電廠冷卻池中全部的用過燃料組件庫存完全容納。為此,該公司正在製造44 個 ENUN52B 容器。這座貯存設施於2017 年完工,擁有第一張運入許可證。2021 年 底,2 個 ENUN52B 金屬容器已運送到貯存設施,另有 3 個等待交運。2022 年 7 月,第一個裝有加羅尼亞核電廠用過核子燃料的貯存容器,放置在廠區乾式中期貯存設施中,其他 4 個貯存容器將在接下來幾個月內進行貯存作業。電廠所有者 Nuclenor 公司表示,冷卻池中剩餘的 2,245 束用過燃料棒,必須在核電廠除役工作開始之前先全數移出。 科夫倫特斯核電廠中期貯存設施 與上述技術類似的貯存設施,採用混凝土板基座和兩用金屬容器,可容納 24 個HI-STAR 150 容器貯存位置。2019 年,西班牙環境部授權在科夫倫特斯核電廠內建造乾式貯存設施,用於貯存用過核子燃料。由於科夫倫特斯的用過核子燃料冷卻池在 2021 年就會貯滿,該廠的運轉壽命將在 2024 年到期。而卡尼亞斯的集中式中期貯存設施的延遲使得問題更加嚴重。

因此,這座廠內獨立式乾式貯存設施可以有助於將電廠的運轉壽命延長到 2030 年,屆時該廠將會進行除役。2021 年,該設施建造完成,ENRESA進行啟動測試後開始運轉。目前裝有 5 個HI-STAR 150 容器。另外也簽訂 10 個容器的供應合約。該設施可容納 24 個容器,預計每 24 個月接收 5 個容器。如果卡尼亞斯的集中式貯存設施完工啟用,理論上科夫倫特斯核電廠可以運轉更長的時間。然而,部長會議在 2019 年 2 月核准國家綜合能源與氣候計畫 (PNIEC),以及公正轉型戰略 (Just Transition),其目標是在 2015 年至 2030 年期間將風力發電量增加一倍,將太陽能發電量增加 9 倍,而核能發電減少一半以上。迄今為止,科夫倫特斯核電廠營運商 Iberdrola 公司尚未正式宣布延長營運的決定。 以集中式中期貯存設施作為策略目標西班牙第 6 版「放射性廢棄物管理計畫」中提到的集中式中期貯存設施,希望在一個設施內集中貯存西班牙全部核電廠產生的用過核子燃料、高放射性廢棄物以及特殊廢棄物。 集中式中期貯存設施可以:

• 集中在一個地點、以最佳條件管理用過核子燃料、高放射性廢棄物和特殊廢棄物。 • 管理貯存在法國的玻璃固化廢棄物。 • 所有核電廠除役完成後,可釋出全部的廠區土地。 • 將中期貯存和最終處置脫鉤。 與分散式管理各座核電廠獨立式中期貯存設施相比,集中式中期貯存設施以更少的資源維持相同的安全標準,進而提昇資源使用效率。 卡尼亞斯集中式中期貯存設施的設計營運期間約為 60 年,之後所有的廢棄物將被轉運到地質最終處置設施,然後該設施將進行除役。當前的第 6 版「一般放射性廢棄物計畫」,和目前正在研擬的第 7 版「一般放射性廢棄物計畫草案」,採行策略都是在單一設施內集中管理用過核子燃料、高放射性廢棄物和特殊放射性廢棄物,並同意集中式中期貯存設施的運轉啟動。現在要等到第 7 版「一般放射性廢棄物計畫」獲得政府核准後,處理環境問題的評估程序才得以繼續進行。

集中式中期貯存設施 ( 圖片來源:ENRESA)

高放射性廢棄物的運輸 目前西班牙沒有高放射性廢棄物和用過核子燃料運輸的需求,因為這些廢棄物仍存留在電廠內的冷卻水池,或乾式中期貯存設施內。有鑑於對集中式中期貯存設施的需求,ENRESA 已經制訂一項運輸計畫,允許將高放射性廢棄物和用過核子燃料從核電廠運送到新設施。這項作業須遵守與低 / 中放射性廢棄物運輸相同的標準和規範。對於高放射性廢棄物和用過核子燃料的運輸,所使用的容器將根據「國際公路運輸危險貨物的協議(ADR)」。這類材料在全世界已進行超過 3,000 萬公里的運輸,沒有發生任何輻射事件。

集中式貯存設施園區外觀設計圖(圖片來源:ENRESA)

參考資料:

1. https://www.enresa.es/eng/index/activities-and-projects/national-inventory 2. Nuclear Power in Spain, Waste management https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-o-s/spain.aspx 3. https://cnpp.iaea.org/countryprofiles/Spain/Spain.htm 4. Financial Statements and Directors Report 2021, ENRESA 5. https://www.enresa.es/eng/index/activities-and-projects/high-level-waste 6. http://www.enresa.es/esp/inicio/conozca-enresa/creacion-de-enresa 7. https://www.neimagazine.com/news/newsdry-storage-authorised-for-spains- cofrentes-npp-7290198 8. 歐洲高放射性廢棄物中期貯存設施介紹,放射性物料管理局,民國 110 年 5 月

出處:核後端雙月刊第15期

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