跳到主要內容區塊
最新消息
:::
2022年8月 英國核電廠除役經驗
從1956 年開始，英國的第一座核電廠開始為家庭和企業供電。燃料製造和再處理廠則建於1970 年代至1990 年代。在1990 年代後期，核電廠貢獻出英國每年總發電量的25% 左右，但隨著電廠關閉以及與老化相關的問題影響電廠的可用性，此一比例逐漸下降。2020 年時，核能發電占16％。
• 英國政府規劃到2050 年時將新增24百萬瓩的核電容量，以提供約25% 的電力。
• 已對新反應爐設計及其選址進行徹底的評估程序。
• 英國發電已民營化並開放電力市場，這使得重大資本投資成為問題。
英國目前有33 座反應爐開始除役，其中26 座是帶有石墨減速劑的早期Magnox 類型。第一個除役的是伯克利核電廠（2 座13.8 萬瓩機組），在運轉27年後於1989 年因經濟因素關閉，於1992年完成燃料移除。冷卻池隨後被排乾、除污和回填，拆除渦輪機大廳。反應爐建築處於延長的安全貯存(Safstor) 時期。最終它們也將被拆除，留下的場地進行平整和美化。英國其他反應爐廠址也遵循同樣的模式。氣冷式反應爐每單位容量的除役成本比輕水反應爐高得多—至少是Magnox的5 倍。這是由於材料體積大，需要處理大量的石墨減速劑。Magnox 的單位容量除役廢棄物量則是西方輕水式反應爐（台灣也採用這種型式）的10 倍。
除役的資金來源
根據2008 年英國的能源法規定，核電廠營運商必須在被核准開始建造新的核電廠之前，就須提交附有資金來源的除役計畫（FDP）。除役計畫必須包含除役、廢棄物管理和處置的詳細成本核算計畫。政府為中強度放射性廢棄物和用過核子燃料的處置設定一個固定的單價，其中包括巨大的風險溢價，並隨著通貨膨脹而增加。
在核電廠營運期間，營運商需要逐步撥付資金，形成安全、獨立的基金。廢棄物的所有權將作為FDP 的一部分，按議定的時間表轉移給政府。與除役相關的4 個財團競標接管英國的10 座Magnox 核電廠，作為民營部門的「母公司（PBO）」，14 年期間需完成22 座反應爐和兩座核子研究設施的除役任務。
英國核能除役局（NDA）於2013 年1月開始與他們進行對話，並於2014 年3月宣布，卡文迪許（Cavendish）核工業公司和福陸（Fluor）企業的合資公司已被選為首選投標人。Magnox 公司和廠址恢復研究公司（RSRL）被授權管理這12 座廠址，並於2014 年9 月完成過渡給卡文迪許福陸夥伴（CFP）公司的程序。
NDA 估計，清理除役的核子設施將在120 年內花費1,320 億英鎊（約4 兆7,520億新台幣）。此估算是基於拆解、設備除污和拆除建築物、管理與處置所有廢棄物以及整治土地的預期成本。除役工作由為NDA 工作的授權除役公司執行，目前每年的成本約為30 億英鎊（約1,080 億新台幣）。其中，約2/3 由政府支付，其餘來自NDA 的商業活動所獲得的收入。
英國17 座核子設施地圖（圖片：NDA）
除役監管作業
NDA 是英國核電廠除役的監管機構，是根據2004 年能源法案所創立的非政府部門公共組織，代表政府領導17 個廠址的除污和除役工作。NDA 也透過各種商業活動帶來收入，以降低政府公共資本的支出。
NDA 由商業、能源與工業戰略部（BEIS）贊助和資助。NDA 清理廠址的計畫得到BEIS 和蘇格蘭部長的批准，為NDA 提供了計畫的框架。NDA 雇用了超過380 名長期員工。作為歐洲最大的核子除役和修復計畫之一的所有者，NDA 的主要優先事項是領導整個NDA 小組的工作，並制訂執行的戰略，每5 年更新一次。NDA 也希望協助英國政府成為民用核能領域的全球領導者。
NDA 的17 個廠址包括第一批核電廠、研究中心、燃料相關設施和塞拉菲爾德（Sellafield）—擁有最大的放射性材料庫存和最複雜的除役設施。目前NDA 的CFP 成為Magnox 和RSRL 的母公司。2015 年4 月，Magnox 公司通過合併接管兩個RSRL 的廠址，合約價值約61 億英鎊（約1,476 億新台幣）。然而，隨著工作的進行，NDA 委員會得出結論：「2012 年招標、2014 年得標的這份合約中，規定的工作與實際需要完成的工作之間存在明顯的差異。所需要的額外工作規模相當於對規範進行重大的變更。」因此決定在2019 年9 月提前兩年通知終止合約，CFP 也同意這一點。
計畫表明，完成除污和廢棄物管理的核心任務需要100 多年的時間。目標是到2333 年讓所有廠址達到最終狀態。除污和除役是一項複雜的工作，依賴NDA 集團全方位的專業知識和技能。在過去的幾年裡，已經對交付NDA 使命的組織其管理方式做出了重要決定，以創建一個更強大、結構更簡單的NDA 小組。
英國除役核電廠一覽表
* 註：運轉完整的生命週期
資料來源：WNA (https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-wastes/decommissioning-nuclear-facilities.aspx)
NDA 小組現在由NDA 及其4 個關鍵組成部分組成： 塞拉菲爾德、Magnox與Dounreay、放射性廢棄物服務、核子運輸解決方案。NDA 的其他子公司包括Rutherford Indemnity、NDA Archives、NDA Properties 和Energus。隨著此一架構的最終確定，NDA 和每個營運公司將繼續擁有符合法定和監管要求所需的政策和程序，這些政策和程序將受到每個組織內適當的品質保證。
根據英國政府和EDF 電力公司就英國7 個先進氣冷反應爐（AGR）除役的安排，NDA 小組的範圍將會擴大。
AGR 將在未來10 年內達到其運轉壽命的終點，隨著它們的關閉，所有權將轉移到NDA 集團，利用該集團的專業知識及Magnox 核電廠除役方面的經驗，以執行AGR 的除役工作。用過核子燃料、核子物料、混合廢棄物管理和廠址除役與修復，直接與NDA 的除污和除役工作相關。目前，NDA 最急迫的任務是處理對廠址危害最大的材料、用過核子燃料、核子物料和高放射性廢棄物。一旦庫存變得安全，就可以拆解和清除多餘的核子設施。
Wylfa 核電廠於2019 年10 月獲得核子監管辦公室（ONR）的官方「無燃料驗證」後，所有Magnox 廠址均已宣布無剩餘燃料，英國26 座Magnox 反應爐的移除燃料作業宣告完成。所有11 噸分離出的鈽現已安全地從Dounreay 核電廠運送到塞拉菲爾德鈽管理中心進行貯存。第一批混凝土澆注在塞拉菲爾德價值10 億英鎊的設施上，重新包裝鈽材料，以實現安全可靠的長期貯存。
回收再利用
2012 年，英國核電廠的5 台蒸汽產生器被運往瑞典的Studsvik 公司進行回收利用。Studsvik 還在英國坎布里亞郡的Lillyhall 設立一家工廠，用於回收核子設施中的材料，在處理了來自多個地點的2,000 噸金屬，並回收了96% 的金屬後，該工廠於2013 年全面運轉。
世界上第一座商業核電廠的除役經驗
世界上第一座商業核電廠的除役經驗塞拉菲爾德是全世界單一核子設施中最大的一座，廠區內有用過核子燃料再處理場、用過核子燃料儲存水池、中強度放射性廢棄物處理場、貯存場、核電廠、除役中或待除役核能設施，及為數眾多的支援設備、設施等。
其中用過核子燃料再處理廠共有3 座，最早的一座已經停用，目前還在運作中的THORP 再處理廠，已經不再接受核子燃料再處理的新合約，等到所有合約執行完畢，於2018 年開始進行除役。另一個處理Magnox 燃料的再處理場，在最後一個使用Magnox 燃料的卡德霍爾(Calder Hall) 核電廠於2019 年停止運轉後，於2020 年開始除役。
隨著再處理作業的結束，塞拉菲爾德的使命正在改變。重點轉移到環境清理和廢棄物管理上。當工作人員準備從世界上第一個商業核電廠中取出最後一批燃料時，塞拉菲爾德便展開廠址清理的工作。卡德霍爾是世界上第一個併入國家電網的工業規模核電廠。由4 座5 萬瓩Magnox 反應爐、2 個渦輪機和4 座冷卻塔組成，這些冷卻塔已於2007 年9 月被爆破拆除。
Magnox 是一種核電反應爐型式，使用天然鈾運轉，以石墨作為減速劑，二氧化碳氣體作為熱交換冷卻劑，屬於更廣泛的氣冷反應爐。
卡德霍爾核電廠的檔案
• 1956 年10 月17 日，英國女王啟用了卡德霍爾核電廠。
• 卡德霍爾核電廠的原始設計運轉壽命為20 年，但在2003 年3 月31 日關閉之前，該設施安全運轉了47 年。
• 該廠在生命週期內產生的電力滿足英格蘭和威爾斯全境3 個月平均電力需求。
• 該廠占地43.75 英畝的塞拉菲爾德廠區—與白金漢宮的場地面積相同。
• 該廠4 座冷卻塔中的兩個在2007 年之前一直矗立在廠區，拆除後現在是一個新的筒倉維護設施所在地。
當地居民、議員兼西坎布里亞廠址利害關係者小組主席大衛摩爾說：「卡德霍爾？它就像英國的核工業之父。」
卡德霍爾核電廠於2003 年3月31 日停機。（圖片來源：維基百科）
卡德霍爾核電廠的除役
2003 年
卡德霍爾核電廠在服務了47 年後，於2003 年3 月31 日停機。在停機時，該廠所有的4 座反應爐都裝滿了需要在Magnox 再處理廠進行處理的燃料。
2007 年
2007 年9 月29 日， 使用192 公斤炸藥炸毀卡德霍爾核電廠4 座88 公尺高的冷卻塔。超過20,000 噸的瓦礫需要處理，需要大約12 週的時間。鋼材部分被回收，而混凝土則被磨碎、回收、處理並用於填充塔下方冷卻池的空隙。這個過程從拆除將熱交換器連接到4 座反應爐的管道開始，每個拆除的管道重達45 噸，他們委託了世界上最大的起重機來協助拆除這些結構。
16 個熱交換器中，每一個的外部支撐鋼結構和樓梯間也被拆除。每個周圍的鋼結構重約340 噸，並且盡可能的回收這些材料。隨著冷卻塔的安全拆除，電廠一部分物理結構也被拆除。
2010 年
從卡德霍爾的熱交換器、渦輪機和相關建築物中剝除材料。總共在5 年內清除了2,300 噸石棉覆層，這是超過100 萬工時的工作成果，成為當時歐洲最大的石棉清除計畫。
反應爐停止運轉後，石棉就不再保持恆溫，其穩定性也無法保證。因此，必須按照嚴格的監管控制去除致癌物質。大部分的工作必須在高處進行，使用36 公尺高的鷹架塔，做為16 台熱交換器外部篷幕的結構，防止石棉外釋，並為工作人員提供安全、通風的工作條件。此項目最初預估耗資2,758 萬英鎊（約12 兆4,170 億新台幣），最終成本為2,625 萬英鎊（11兆8178 億新台幣），在預算內完成。
2011 年
開始將4 座反應爐內約4 萬根燃料棒轉移到燃料處理廠的工作。整個燃料移除計畫預計長達6 年的時間，在此期間，燃料將從反應爐中取出，並轉移到塞拉菲爾德廠區的其他地方進行再處理。一旦所有燃料都被移除，反應爐和相關基礎設施將逐步除役，以使卡德霍爾核電廠廠址能夠進入「維護保養」階段。反應爐建築處於被動狀態，並受到監控和維護，直到廠區完全除污。
2016 年
卡德霍爾核電廠其中一座反應爐燃料移除完成，其餘3 座反應爐計畫在2019 年之前淨空。
2019 年
經過47 年的運轉，世界上第一座商業核電廠準備取出最後一批燃料。總計取出38,953 根用過的燃料棒，將它們裝在屏蔽容器中轉移到塞拉菲爾德的燃料處理廠。在儲存池中冷卻後，將外殼取出，將燃料棒帶到Magnox 再處理廠進行處理。
這會從燃料中提取可重複使用的鈾和鈽。一旦卡德霍爾核電廠的反應爐清空，並且最初的運轉後清理工作已經完成，這座核電廠將不會構成放射性風險或危害。卡德霍爾廠區隨後將進入中期維護保養階段，將資源集中在降低塞拉菲爾德廠區其他地方的風險上。
2027 年以後
目前的計畫顯示，到2027 年，原本的卡德霍爾核電廠將只剩下4 座反應爐建築。後續反應爐建築物將被拆除，只剩下包含反應爐核心的混凝土生物防護罩。NDA 預計卡德霍爾核電廠要到2120 年才能完全除役與拆除，費用預計超過700億英鎊（約2 兆5,200 億新台幣）。法國、德國、義大利、西班牙和美國的反應爐，以及英國的其他Magnox 反應爐已經在使用這種「安全儲存」除役原則。
英國企業活躍於全球核能產業已有60 年之久，擁有廠房設計和營運支援、除役計畫管理，以及為客戶量身打造除役廢棄物的處理和貯存設施經驗。英國NDA 也曾率領由12 家英國企業組成的產業訪問團，於2017 年1 月19 日來台訪問，分享核能設施除役和放射性廢棄物管理經驗。
參考資料：
1. Nuclear Power in the United Kingdom, World Nuclear Association
2. Nuclear Decommissioning Authority, about us
3. Decommissioning the world’s first commercial nuclear power station, NDA, 09/03/2019
4. Historic Calder Hall cooling towers demolished,World Nuclear News, 10/01/2007
5. Decommissioning milestones for UK plants,World Nuclear News, 03/29/2010
6. Sellafield completes defueling of Calder Hall,World Nuclear News, 09/03/2019
7. How Sellafield’s radiation-proof robots do our dirty work, BBC, 08/11/2015
出處:核後端雙月刊第10期
TOP
