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干式贮存桶

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干式贮存桶是一种储存高放射性核废物的方式，比如存放经过至少一年冷却的乏燃料[1]。所谓的“贮存桶”一般是钢制容器，要么是通过焊接而成，要么是用螺栓紧箍。桶内的乏燃料棒处于化学性质惰性的气体中。没有泄露是对贮存桶的基本要求。贮存桶外面还有钢制部件、混凝土或其它材料以屏蔽核废物的辐射。因此，这种设计既能够用于储存，还可以运输。目前世界上有三个公司（分别是Holtec International、NAC Intl.和Areva-Transnuclear NUHOMS ）在生产和销售钢和混凝土结构的贮存桶，称为“独立乏燃料储存设备”（Independent Spent Fuel Storage Installations）。这种贮存桶不带有屏蔽层，因此在储存地点需要建设可以容纳贮存桶的圆柱形屏蔽间。储存桶可以直立，也可以水平放置在地上。[2]独立乏燃料储存设备在一些储存所已经开始应用。

干式贮存桶。

贮存桶有时又被称作“蓖麻桶”（castor containers）。CASTOR是“cask for storage and transport of radioactive material'”的缩写，意为“储存和运输核废料桶”。CASTOR同时是德国核工业服务公司Gesellschaft für Nuklear-Service的注册商标。

使用

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在过去十多年中，干式贮存桶广泛用用于许多国家，包括美国、加拿大、德国、瑞士、西班牙、比利时、瑞典、英国、日本、亚美尼亚、保加利亚、捷克、匈牙利、韩国、罗马尼亚、斯洛伐克、乌克兰和立陶宛。[3][4]俄罗斯也有类似干式贮存设备，但不使用储存桶，而是在一个地下设施中建立许多隔开的单元。

美国

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从1970年代末到1980年代初，美国许多核电站和反应堆乏燃料池的可用容量告急。由于缺乏全国性的储藏设施，发电厂开始研究储存乏燃料的方式。对于短期和过渡性存储而言，干式贮存桶是最可行的选择之一。

1986年，美国核能管理委员会向弗吉尼亚州萨利核电站（Surry Nuclear Power Plant）的干式贮存设施颁发了执照。这是美国第一个干式储存所（37°09′47″N 76°41′10″W / 37.1630°N 76.6861°W / 37.1630; -76.6861 (Surry Power Station spent fuel storage)）。许多核电站现在都有干式贮存设施。位于爱达荷瀑布市的爱达荷国家实验室也有一个过渡性的干式贮存场。NRC估计，到2015年，美国大部分核电站的乏燃料池容量将用尽，届时将亟需临时储存设施。[5]本来瑜伽山核废料储存所（Yucca Mountain nuclear waste repository）预定于2017年启用。但是在2009年3月5日，美国能源部部长朱棣文在美国参议院作证时说，奥巴马政府已排除将瑜伽山用作核废料储存所的可能性。[6]

干式贮存桶并非一帆风顺。1990年代，NRC不得不多次介入，解决干式贮存桶因焊接瑕疵而导致的开裂和质量问题。氦气进入有的桶中，造成乏燃料棒温度升高和棒体的加速腐蚀。[7]2008年，NRC的指导文件要求装入干式贮存桶的燃料棒必须经过至少五年的冷却。[8]该文件还称，用于美国的干式贮存桶需要能够抵挡洪水、龙卷风、弹丸、极端温度和其它不常见的情形。[8]

瑜伽山核废料储存所泡汤之后，更多的核废料被储存于贮存桶内。许多贮存桶存放于海岸附近或者江、河、湖等水体附近。麻省理工学院正在研究空气中的盐微粒对贮存桶的影响。结果显示，许多人期望贮存桶能够使用100年，但是其在30年或者更短的时间里就会因为腐蚀而开裂。[9]

保加利亚

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2008年，科滋洛杜伊核电站（ Kozloduy Nuclear Power Plant）官员声明将在该电厂使用干桶。[10]

加拿大

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在加拿大，安大略电力公司（Ontario Power Generation）在其下属的皮克灵核电站和布鲁斯核电站（Bruce Nuclear Generating Station）拥有干式贮存桶设施，并正在其达令顿核电站（Darlington Nuclear Generating Station）建设类似的设施。[11]新不伦瑞克电力公司的来普罗点核电站（Point Lepreau Nuclear Generating Station）和魁北克水电公司的詹提力核电站（Gentilly Nuclear Generating Station）也设有干式贮存桶设施。

德国

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德国在阿豪斯设有一个集中化的干桶储存所。[12]截至2011年，该所存有311个干桶。其中305个来自1989年封堆的钍高温堆，3个来自耐卡韦斯特海核电站（Neckarwestheim Nuclear Power Plant），另外3个来自德国最大功率的岗德雷明根核电站（Gundremmingen Nuclear Power Plant）。[12]从岗德雷明根往阿豪斯运送干桶的行动遭到了公众的激烈抗议。最终德国政府和电站运营商达成协议将其废物干桶就地储存在电站里。[12]

CASTOR是“cask for storage and transport of radioactive material'”的缩写，意为“储存和运输核废料桶”。CASTOR同时是德国核工业服务公司Gesellschaft für Nuklear-Service的注册商标。此公司还制造另外一种干桶，称作CONSTOR，其目的是用来运输和长期储存乏燃料和高放射性废物。其结构包括三层。内层和外层为钢铁，中间层是混凝土。

 
多功能Constor干桶。

2004年，有人进行了V/TC型号CONSTOR干桶的跌落实验。干桶从9米处下落，结果与预期吻合。[13]

立陶宛

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据报道，伊格纳丽娜核电站（ Ignalina Nuclear Power Plant）的乏燃料储存于CASTOR和CONSTOR干桶中。[14]

乌克兰

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自2001年起，由六座反应堆组成的扎波罗热核电站（Zaporizhzhia Nuclear Power Plant）开始向一个干桶储存所运送核废料。这是前苏联境内使用时间最长的一个储存所。该储存所由美国公司“杜克工程”（现已成为杜克能源，Duke Energy的一部分）设计，而干桶则是在当地制造的。[15]

美国公司霍尔泰克国际（Holtec International）正在切尔诺贝利核电站原址修建一座干桶储存所。此工程始于法国公司Framatome，但后来因为技术问题准备放弃。霍尔泰克原本是子承包商，负责对乏燃料进行脱水处理，但后来接手全部工程。[16]

俄罗斯

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俄罗斯的乏燃料干桶储存设施将位于西伯利亚的热列兹诺戈尔斯克。此设施并不使用标准的干桶，而是把乏燃料放置在地下设施中建立许多隔开的单元中。该设施的地板、天花板、墙体和间隔墙全部使用加固混凝土，冷却则由空气的自然对流实现。此储存所的容量为37785吨铀。此设施目前在建。[17]

台湾

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台湾电力公司在其营运的第一核能发电厂、第二核能发电厂建设干式贮存桶，两座发电厂皆采户外存放，而贮存桶是美国NAC所设计。核一厂预定设置30组混凝土护箱，每组护箱承装56束用过核子燃料，共计可贮存1,680束。核二厂预计每桶存放87束燃料，以解决该核电厂的乏燃料池储存空间即将用完的问题[18][19]。

核一厂的贮存桶在2012年11月已完成冷测试，但新北市政府直到2024年10月15日才发给“水保设施”完工证明，同年10月23日起进行第二阶段试运转（热测试）作业，移出2筒用过核燃料，每筒可装填56束核燃料，共计112束[20]。

参见

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参考文献

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  1. ^ Dry Cask Storage. Nuclear Regulatory Commission. [2011-03-17]. （原始内容存档于2011-04-27）. Dry cask storage allows spent fuel that has already been cooled in the spent fuel pool for at least one year to be surrounded by inert gas inside a container called a cask, 
  2. ^ [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） NRC; Dry Cask Storage Figure 43
  3. ^ 存档副本. [2013-04-21]. （原始内容存档于2014-01-04）. 
  4. ^ OECD Nuclear Energy Agency. Management of recyclable fissile and fertile materials. OECD Publishing. May 2007: 34 [22 March 2011]. ISBN 978-92-64-03255-2. （原始内容存档于2019-04-12）. 
  5. ^ NRC Graph of Spent Fuel Capacity. [2013-04-21]. （原始内容存档于2010-05-27）. 
  6. ^ Hebert, H. Josef. 2009. “Nuclear waste won't be going to Nevada's Yucca Mountain, Obama official says （页面存档备份，存于互联网档案馆）.” Chicago Tribune. March 6, 2009, 4. Accessed 2009-03-06.
  7. ^ Benjamin K. Sovacool (2011). Contesting the Future of Nuclear Power: A Critical Global Assessment of Atomic Energy, World Scientific, p. 144.
  8. ^ 8.0 8.1 Fact Sheet on Dry Cask Storage of Spent Nuclear Fuel. NRC. May 7, 2009 [2011-03-21]. （原始内容存档于2011-08-05）. 
  9. ^ Matthew Wald. Researching Safer Nuclear Energy. New York Times. August 9, 2011 [2013-04-21]. （原始内容存档于2020-04-03）. 
  10. ^ The English Language Bulletin of Kozloduy Nuclear Power Plant (PDF). Kozloduy Nuclear Power Plant Official Bulletin. 2008 [2010-10-09]. （原始内容 (PDF)存档于2013-05-24）. 
  11. ^ 存档副本 (PDF). [2008-04-12]. （原始内容 (PDF)存档于2007-10-13）.  Ontario Power Generation ; Darlington Waste Management Facility
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 Safety and Security of Commercial Spent Nuclear Fuel Storage: Public Report (2006) Board on Radioactive Waste Management (BRWM). National Academies Press. [2011-03-21]. （原始内容存档于2012-10-18）. 
  13. ^ Drop Test Results of the Full Scale CONSTOR V/TC Prototype (PDF). Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. [2010-01-10]. （原始内容 (PDF)存档于2012-03-26）. 
  14. ^ Radiological and thermal characteristics of CASTOR RBMK-1500 and CONSTOR RBMK-1500 casks for spent nuclear fuel storage at Ignalina Nuclear Power Plant. Hanser, cited through CAT.INIST. 2006 [2010-01-01]. （原始内容存档于2012-08-17）. 
  15. ^ DUKE ENGINEERING & SERVICES' SPENT NUCLEAR FUEL PROJECT IN UKRAINE ACHIEVES MAJOR MILESTONE. [2013-04-21]. （原始内容存档于2013-05-13）. 
  16. ^ Holtec International Launches the Chernobyl Dry Storage Project. [2013-04-21]. （原始内容存档于2013-05-12）. 
  17. ^ На ГХК успешно завершен второй этап пусконаладки оборудования на ХОТ-2. [2013-04-21]. （原始内容存档于2014-03-02）. 
  18. ^ 用過核子燃料乾式貯存. 台湾电力公司. [2015-01-04]. （原始内容存档于2015-01-04）. 
  19. ^ 采访/撰稿：张岱屏，摄影：陈忠峰、陈庆锺、郑嘉明，剪辑：陈忠峰. 我們的島-核燃料的未知旅程. 财团法人公共电视文化事业基金会. 2016-03-14 [2018-12-04]. （原始内容存档于2018-12-04）. 
  20. ^ 曾智怡. 核一乾貯熱測試啟動移出首束燃料棒 估審查通過1年後清空反應爐心. 中央通讯社. 2024-10-23 [2024-12-23]. 

外部链接

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