驗證深層地質處置庫中的用過核燃料

發布時間:5/15/2024 來源:IAEA

 

芬蘭用過核燃料深層地質處置庫 ONKALO 的入口。

 

隨著世界尋求化石燃料的替代品來應對氣候變化,一些國家正在開發核電計畫,以提供可持續的低碳能源。使用核反應器的國家要負責提供高放射性廢棄物的地質處置能力。國際上公認的成熟處置方法是採用深層地質處置庫(deep geological repository, DGR)。 加拿大、芬蘭、法國、瑞典和瑞士擁有最先進的 DGR 計畫。

 

正在開發新設施的例子包括芬蘭的封裝廠(Encapsulation Plant, EP)和DGR—前者將用過核燃料安全地密封在處置罐中,後者將這些罐作永久安全地儲存。兩者都必須遵守芬蘭的國際法律義務,以便國際原子能總署能夠查核核物料的和平使用。

 

國際原子能總署透過實施一系列技術措施(保防措施)來監督核子設施、材料和作為,從而履行其查核任務。這些措施使國際原子能總署能夠獨立查核各國是否履行僅將核子材料用於和平目的的法律責任。各國透過與國際原子能總署簽訂保防協定以遵守這些措施,因此,透過實施保防監督,國際原子能總署可以對世界作可信賴的保證,確保各國履行其防止核子擴散承諾。

 

芬蘭輻射與核安局(Radiation and Nuclear Safety Authority, STUK)核物料保防科科長馬爾科·哈馬萊寧(Marko Hämäläinen)表示:「芬蘭與原子能總署的合作,展現了我們透過有效保防,履行國際防止擴散義務的堅定承諾。」

 

EP和DGR設施為保防措施的應用帶來了挑戰和機會,並且正在開發創新的解決方案,以便國際原子能總署保防檢查員,能夠查核儲存的核物料。DGR 位於地下近 500 公尺深處,規劃要運轉100 年就是一項挑戰。 當EP和DGR開始運轉時,將成為世界上第一個根據與國際原子能總署簽訂全面保防協定的這類設施。因此,國際原子能總署視察員必須制定新的可持續保防措施,以確保現在和遙遠的將來,能進入檢查這些核子物料。

 

「身為保防檢查員,我們需要在用過核子燃料轉移到 EP 和 DGR 設施之前對其進行驗證,然後實施保防措施,以確認用過核燃料沒有被轉移或替換,並且這些設施沒有被用於未申報的目的,」國際原子能總署核保防檢查員考特尼·艾姆斯(Courtney Ames)說。 「EP和DGR設施對國際原子能總署保防視察員是具備挑戰性的,因為在用過核燃料轉移期間和之後,要保持資訊的連續性,特別是在進入地質處置庫實體通道有限的情況下。利用新技術、團隊合作和仔細分析,我們保防目標是可以達成的。」

 

國際原子能總署、歐盟委員會和 STUK 之間的合作,對於制定保防措施和技術至關重要,包括在處置用過核燃料之前,發展和測試用過核燃料的驗證技術。

 

2012年,國際原子能總署啟動了封裝廠和地質處置庫(Encapsulation Plant and Geological Repository, EPGR)計畫,特別需要解決新型設施帶來保防實施的挑戰。 該專案與合作伙伴密切合作,推行了一種綜合方法,其中納入了「設計保防 (safeguards by design, SBD) 原則」,可以最大限度地減少對 DGR 營運的影響。在設施規劃和設計階段,SBD即早期整合考量保防因素,並在其建造、營運和除役過程中,持續整合作業。 就芬蘭而言,SBD 確保 IAEA 和 Euratom 保防監察員以及國家當局 (STUK) 能夠在不中斷 EP 和 DGR 設施運轉的情況下,有效履行其職責。

 

「透過 EPGR 計畫,我們設計了保防措施。這種積極主動的方法減少了升級改造的需要,並為營運者、STUK、國際原子能總署和歐盟委員會節省了寶貴的資源。」哈馬萊寧(Hämäläinen)指出。

 

最近開發的其他概念和措施,包括正在安裝遠端監控系統,透過使用遠端監測系統觀察核物料的位置,國際原子能總署可以減少現場的檢查,進而降低往返設施所產生的碳排放。地震監測和雷射控制系統等技術,也可以在減少檢查方面發揮作用。 地震監測可以檢測DGR 周圍岩石任何未查明的穿透情況,而雷射的安全控制系統可以分析容器蓋的焊接情況,以產生獨特的自然「特徵」,如果有發生改變,將表示貯存罐已被打開。

 

到 2025 年,芬蘭的 EP 和 DGR 設施將全面開始供用過核燃料的處置。透過國際原子能總署、歐盟委員會和 STUK 的合作和創新,共同實施有效的保防措施,以實現國際原子能總署的查核目標,並確保對設施運作的影響降至最低。透過納入SBD,EP和DGR設施,將為用過核燃料的處理和處置提供解決方案,支援過渡轉向低碳核電,並促進國際原子能總署對核物料和技術的查核。