许多SMR反应堆设计得足够小，可以通过卡车或集装箱运输。(照片：美国能源部橡树岭国家实验室)

从一开始就为生命的终结做好计划可能不是特别有吸引力，也不是优先考虑的事情。然而，当谈到核设施的生命周期时，考虑寿命结束的价值正在促使设计者、供应商和监管机构提前解决退役问题。这种积极主动的方法被称为按设计退役，借鉴了最佳实践和从过去的经验中吸取的教训，并实施了也适用于核安全、安保和保障的“按设计”概念。当从一开始就考虑退役时，设施开发商可以做出设计选择，使退役更安全、更高效、更具成本效益。

国际原子能机构退役技术专家海伦娜·姆拉佐娃表示：“通过在核设施设计阶段考虑退役问题，可以优化其最后阶段——退役——这在反应堆生命周期中是强制性的。” 。早期几代核电站(NPP)的设计重点是短期运行性能，退役是事后的想法。例如，法国20世纪70年代建造的一些石墨气冷反应堆的设计没有考虑如何拆除它们，而现在事实证明这很难实施。

“我们的设施高度超过 60 米，直径超过 30 米，混凝土墙厚超过 5 米，反应堆堆芯内装有数吨石墨。这些反应堆的拆除非常具有挑战性，因为它们根本就不是为了退役而设计的。法国电力公司 EDF (Électricité de France) 最近建立了石墨反应堆退役演示器(也已成为原子能机构合作中心)，以在全尺寸模型和数字化方面测试、改进和优化创新工具和远程处理技术。 3D 模型，以验证退役方案的可行性并优化这些反应堆的退役，”Mrazova 说。

巨大的期望和机遇

按设计退役的目的是更好地规划退役活动的顺序，减少工人潜在的辐射暴露，减少放射性废物的数量，从而减轻废物设施和子孙后代的负担。“按设计退役不仅涉及物理设计特征，还包括企业如何规划和开展退役活动，”海洋和陆基开发商 Prodigy Clean Energy 监管事务总监 Marcel Devos 表示。可运输核电站。Devos 曾负责管理加拿大核安全委员会 (CNSC) 的供应商设计审查 (VDR) 项目。他说：“确定退役的融资机制和确定退役责任对于成功完成退役过程至关重要。”

尽管按设计退役尚未得到普遍采用，但加拿大是已采取步骤实现这一前瞻性实践的国家。CNSC对反应堆供应商的审查包括按设计退役，其中借鉴了国际原子能机构和经济合作与发展组织核能机构记录的经验教训。“加拿大未来的业主和运营商越来越期望供应商完成 VDR 流程，并制定明确的计划来解决已发现的差距。业界正在认识到报废考虑是许可和环境评估过程中的优先事项，”德沃斯说。

人们对小型模块化反应堆 (SMR) 的兴趣与日俱增，这是一种先进核反应堆，功率容量有限——通常每个反应堆最高 300 MW(e)。“包括中小型反应堆在内的下一代核电站的开发商有巨大的机会通过设计和部署过程来解决与核设施寿命结束相关的社会问题，同时加快退役速度并减少未来的废物负担几代人，”德沃斯说。

中小型反应堆退役

全球有超过 80 个处于不同开发阶段的 SMR 设计和概念。由于中小型反应堆组合的尺寸、材料和技术各不相同，这些先进反应堆的退役方法也会有所不同。“退役过程将取决于该设施的设计、其可达性和紧凑性，以及一个国家的乏燃料和放射性废物管理计划和做法，”姆佐娃说。

中小型反应堆的模块化及其各种部署模型可以重新定义传统的退役实践。一些较小的 SMR(通常称为微反应器)设计为在工厂组装并作为一个单元运输到安装地点。在使用寿命结束时，该模块将被送回原厂进行加油或移至退役设施。姆佐娃说：“这种方法可以降低成本并缩小发电厂所在地的活动范围，提高核安全和辐射安全，并提高对小型模块堆部署的接受度。” “一些退役活动也有标准化的潜力，例如主要设备的净化或拆除。” 然而，这种方法使任务悬而未决，

了解所使用的材料(例如钢材类型)以及钢铁生产商所需的标准(包括需要极低水平的杂质以最大程度地减少活化)将对退役废物的管理产生积极影响。通过设计退役，如果事先仔细解决材料成分问题，杂质水平和对寿命结束时拆除的相关成本影响可能会受到限制。

“包括中小型反应堆在内的核设施退役的一般规则是采用‘退役友好型’设计，强调了早期方法的价值，”姆佐娃说。“中小型反应堆的显着特征，例如模块化设计和材料选择，应该会使退役过程更加高效、成本更低，并降低参与退役的全球工人的每日剂量率。”

国际原子能机构正在编写一本专注于中小型反应堆退役设计方面的出版物，预计将于 2024 年出版。