聚變反應堆退役面臨的放射性挑戰(zhàn)，與裂變堆相比相對較小。重新調(diào)整聚變堆場地用途則是更為緊迫的挑戰(zhàn)。JET正在招募一支團隊來承擔這一任務。

1、團隊組建

JET設施

位于牛津郡庫勒姆的UKAEA聚變托卡馬克聯(lián)合歐洲托魯斯(Joint European Torus ，簡稱“JET”)設施于1973年開始設計，1983年開始運營。

2023年底，該設施將關閉，該項目的“退役和重新利用”主管凱莉·里德比特·哈特(Carrie Leadbeater Hart)正在組建一支團隊，通過決定如何處理該設施來慶祝該設施的周年紀念。

屆時，政府將批準退役計劃，這就是Leadbeater-Hart所面臨的挑戰(zhàn)。

她渴望迅速組建一支能夠承擔責任的團隊。

她說：“當我剛來的時候，團隊只有12人，我們希望在今年年底前達到130人左右。”

這個龐大的組織架構是她想談論這個項目的一個原因——但很明顯，核工程師遠不是她需要招聘新團隊成員的唯一領域。

2、管理聚變產(chǎn)生的放射性廢物

JET托卡馬克反應堆內(nèi)部視圖，JET是世界上最大的聚變實驗(法國的國際熱核聚變實驗堆計劃，ITER)的試驗場所

JET退役時需要處理放射性廢物，與裂變工廠相比，其數(shù)量微乎其微。

Leadbeater-Hart說：“由于我們的磁性限制，托卡馬克內(nèi)的實際材料沒有受到太多污染。雖然能夠檢測到，但數(shù)量微乎其微。但我們沒有任何乏燃料，我們的廢物水平低得多，污染更容易控制。”

雖然沒有乏燃料處理，但有與裂變反應堆中的中放射廢物(ILW)和低放射廢物(LLW)相類似的廢物。

出于成本和安全考慮，Leadbeater-Hart希望看到這一點有所降低。

她表示：“我推動團隊的一件事是創(chuàng)新。其中一個驅(qū)動因素是減少我們的廢物遺留問題。”

該項目將生產(chǎn)約200噸ILW——“約150立方米，不過，具體體積取決于我們的包裝方式”。

Leadbeater-Hart表示，“大約是我們退役后產(chǎn)生廢物的0.1%。低放廢物“約1000立方米，同樣取決于包裝密度”，約占總量的0.9%。

“因此，放射性廢物僅占我們退役時產(chǎn)生的廢物總量的1%左右。”

它也與裂變廢料中的同位素混合物不同：“主要關注的是氚，而這在裂變界并沒有真正發(fā)現(xiàn)。”

她解釋道：“它的半衰期較短(12年)，因此更容易管理。“

Leadbeater-Hart正在推動她的團隊盡可能減少廢物量：“我們將對中放廢物進行熱處理。當我們將廢物從托卡馬克中取出時，對其進行壓縮，使其足夠小，可以進入熔爐。”

在熔爐中加熱包裝物，在該溫度下，氚將作為氣體排出。

氚被捕獲，剩余的廢物可歸類為低放廢物。

JET設施

Leadbeater-Hart說：“我們的目標是將我們的ILW減少80%，所以希望最終只剩下非常少量的ILW，剩下的是我們正在努力去氚的外來材料。”

這些材料包括鉻鎳鐵合金、碳和不銹鋼，其中脫氚工藝已得到驗證，以及鎢和鈹(用于托卡馬克堆內(nèi)構件)。

對于這些材料，去氚工藝尚未得到驗證，但團隊正在使用現(xiàn)場熔爐測試該工藝。對少量放射性重要材料的計劃已經(jīng)到位，同時發(fā)現(xiàn)其他退役項目具有不同的性質(zhì)要求。

Leadbeater-Hart表示：“我們是一個可運行的站點，這本身就是一個挑戰(zhàn)。在裂變反應堆中，整個站點都處于關閉狀態(tài)，因此不必在退役時注意運行相關工作。人們對聚變非常感興趣，因此有其他公司加入我們。”

該部門需要保證所有新建和其他現(xiàn)場運營的安全性，同時交付退役，“這可能是一項非常糟糕的業(yè)務，我們需要確保我們正在管理和控制退役和重新利用”——這是她在標題第二部分中強調(diào)的一部分，因為在整個退役階段，團隊都在研究建筑物和資產(chǎn)，以了解它們在未來如何得到最佳利用。

3、遠程處理

談到退役過程，她說：“我們很幸運，石棉不是一個太大的問題，除了氚，我們沒有太多其他污染物。”

“托卡馬克的內(nèi)部將是中放廢物，因此將使用遠程處理技術將其清除。”

JET有用于放置內(nèi)部構件的內(nèi)部機械臂，因此團隊知道它們可以用于剝離面向等離子體的部件。

她說：“使用遠程處理將真正減少任何工人接觸受污染物品的數(shù)量。”

下一階段是拆除托卡馬克內(nèi)部所謂的“第二階段”。

將使用切割或激光切割將其恢復到容器內(nèi)的光滑表面，“我真的在推動團隊創(chuàng)新，努力做到這一點。我問過他們有什么可能的解決方案”。

所有這些廢物都將通過托卡馬克現(xiàn)有的固定窗口被清除，并進入兩個新的廢物處理設施之一——針對ILW和LLW——將減少其體積并進行處理，以便將其運出現(xiàn)場。

一旦完成了這項工作，操作人員就有可能在不穿防護服、低輻射的情況下工作，但目前還不清楚。

Leadbeater-Hart表示：“我們的項目是一項特征研究，以了解輻射危害的所在。我們目前的假設是，一旦所有東西都從托卡馬克中取出，我們就根本不需要嚴苛的操作要求——而且需要在帶呼吸器。”甚至可能根本不需要(呼吸器)。

4、更積極的計劃

目前的假設——以及政府的要求——是拆除使現(xiàn)場完全干凈。

Leadbeater-Hart說，“我們有一個帶生物防護罩的設施，其他商業(yè)聚變公司也對我們很感興趣，他們想進來填補這個空間。因此，我們向政府建議，與其將其夷為平地，不如將其視為資產(chǎn)，繼續(xù)使用。”

可能保留或重新使用的內(nèi)容，取決于當前“終身計劃”的修改。

Leadbeater-Harts 表示：“在2023年底仍處于規(guī)劃階段，屆時政府將確定他們希望我們采取的戰(zhàn)略。”

目前的終身計劃將留下可重復使用的空地。

Leadbeater-Harts的提議將是“回收和再利用我們所擁有的大量資源，然后將其帶回生物屏障。這將是一個空的建筑，人們可以在那里使用我們的主動排水系統(tǒng)，可能使用我們的冷凍設備，使用我們的電網(wǎng)連接。”最終的形式將取決于一家新公司想要使用什么。

Leadbeater-Hart說：“我們真的在向政府表示，這是一個巨大的機會，我們應該好好利用它。當人們對聚變的興趣越來越大，并且希望在未來幾年它將成為我們能源供應的重要組成部分時，把我們所有的好東西都拿走是一件很遺憾的事。”

Leadbeater-Hart進一步強調(diào)，由于她的退役和重新利用計劃由納稅人支付，她可以將資產(chǎn)轉移給新用戶領域都將降低公共資金的成本。

從放射健康和安全的角度來看，重新調(diào)整用途會增加過程的復雜性。這也使得處理傳統(tǒng)危險變得更加復雜，“所以我必須確保以明確的方式安裝和控制隔離裝置，這樣我們就不會發(fā)生任何電纜問題，也不會擠壓任何排水管——特別是當我們將有大型機械四處移動時，我們需要確保我們工作的安全性。”她說。

Leadbeater-Hart表示，退役過程可能需要12年到17年的時間：“我們目前正處于規(guī)劃階段，所以在我們的關鍵路徑計劃獲得(政府)批準之前，它們只是選項”。

無論時間表如何，都有一個場地設置階段，第一個大項目是設計和建造廢物處理設施，這樣第二個大項目——清除內(nèi)部ILW——就有了場地。

場地擁擠，但確實有空間容納這些新建筑，“我們正在與校園開發(fā)團隊密切協(xié)調(diào)”。

在此之前，Leadbeater-Hart正在推動她的成長團隊進行創(chuàng)新，以最大化去氚化。

她說，她對80%的減少量很有信心，“我們真的想努力達到剩下的20%。繼續(xù)進行熱處理過程，并研究我們是否可以在熱處理之前對這些奇異材料進行任何表面處理。”

Leadbeater-Hart說，這是“真的盡可能早地減少有害物質(zhì)”。

5、退役中的建筑創(chuàng)新

Leadbeater-Hart希望在該項目的各個方面進行創(chuàng)新，因此她正在推動團隊找到新的方法，利用建筑和場地區(qū)域來支持未來場地上的“融合中心”，同時解決技術問題。

整個方案分為17個主要項目，分為三個方案。

第一個項目是退役。包括隔離和現(xiàn)場清理。

Leadbeater-Hart說：“為了有效和安全地退役，我們需要清理一些空間，例如堆放區(qū)。這也是常規(guī)的清理工作。”

該團隊正在進行全面的清點：“我們對放射性廢物有很好的了解，但我們希望建立一個關于核電站平衡的更清晰的清點。并確保我們在退役開始前與監(jiān)管機構達成一致。”

第二個工程方案是建筑活動。一個團隊正在查看容器內(nèi)(遠程處理)和容器外(活性氣體處理系統(tǒng)中有一些受污染的部件)。“任何有活躍成分的東西都由該團隊管理。”

最后是新的構建和重新調(diào)整用途。

她說：“我在想的一個問題是，應該相信什么是退役帶來的積極遺產(chǎn)。我們是否要留下可以在未來幾年利用的設施，以及我們?nèi)绾螢橄乱浑A段的核聚變提供‘支持’?”。

Leadbeater-Hart希望快速組建她的團隊，現(xiàn)在正在招募一個七人領導團隊，由三個項目的負責人以及工程、現(xiàn)場建設、項目管理和財務負責人組成。

她說：“退役過程中要求的技能與我們目前擁有的技能略有不同。你面臨退役的技術挑戰(zhàn)，但真正的挑戰(zhàn)是組織變革。清楚地了解，一旦運營完成，未來會是什么樣子，并建立一支具備我們所需技能的團隊。

對變革的發(fā)生感到欣慰，并將其視為創(chuàng)新的機會，而不是可怕的事情。我的一個關鍵角色是努力構建退役文化，并推動積極的工作體驗。”

她決心將退役視為一種積極的力量和創(chuàng)新的焦點，并表示“我實現(xiàn)這一點的方法是多樣的”，與其他高風險行業(yè)的人進行經(jīng)驗交流。

由于聚變的輻射危害相對較低，即使是在運行中，也只是核裂變場所的一小部分，因此聚變不受英國核監(jiān)管辦公室的監(jiān)管，而是由傳統(tǒng)監(jiān)管機構——健康與安全管理局和環(huán)境署監(jiān)管。所需的許可類型將是建造或拆除建筑物的規(guī)劃許可。

盡管這仍然需要與當?shù)厣鐓^(qū)定期接觸，但Leadbeater-Hart表示，她確實應該對此充滿熱情：“這不是關于我們必須做什么，而是關于我們?nèi)绾尾拍苷嬲龊眠@件事。這些都關系我們未來的工作，所以我希望他們感到興奮，他們的孩子也感到興奮——我希望他們來為我工作。”

即使在這個早期階段，Leadbeater-Hart也有關于管理后續(xù)聚變電站的整個生命周期的建議。

“我們正在與ITER密切合作，事實上，我主持了一個國際論壇，討論如何在考慮退役的情況下幫助建造聚變設施。”

到目前為止，她的主要觀點是：“將遠程處理能力放在JET托卡馬克上是一個巨大的遠見，這樣我們就可以在不需要人類參與的情況下退役。”

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