MOX的日子屈指可数

2015年10月9日|下午5:50
艾德莱曼
核能安全主任

周三,众议院军事委员会主持了关于南卡罗来纳州萨凡纳河基地(SRS)陷入困境的混合氧化物燃料(MOX)制造项目命运的最新辩论。很明显,面对一份又一份令人沮丧的报告,国会中剩下的少数本土州MOX的捍卫者正在失去动力,报告记录了困扰该项目的管理不善和浪费。

这并不奇怪:即使是最无耻的政治人物也应该为继续要求纳税人在未来30年每年支付近10亿美元而感到尴尬——几乎所有政党都同意这是成功完成该项目所需的最低金额。然而,即使国会今天提供全额资金,也无法保证资金流动将持续数十年,因为在此过程中可能出现各种问题。

这就是为什么能源部(DOE),作为该项目的发起人和十多年来最坚定的倡导者,现在想要停止这项计划,只要国会允许。

MOX的替代品

MOX计划有一个崇高的目标:将为军事生产的数千枚核弹所需的钚转化为用于和平用途的核反应堆的燃料。但MOX的主要问题一直是,直接扔掉钚要便宜得多。

美国能源部首选的方法是将多余的钚与一种被称为“星尘”的惰性物质混合,“向下混合”,然后将其包装成废物,在核设施中处理新墨西哥州废物隔离试验工厂.已由由能源部部长莫尼兹指派的"红队重新审视钚处理的各种选择,下混工艺比MOX简单得多,需要的新资本投资也少得多,并且已经被用于处理数吨多余的钚。

红队的报告估计,这种方法的成本大约是MOX项目的一半,技术风险也小得多。本次评估考虑到,由于2014年2月发生的事故,WIPP目前不接受废物,但预计将在2016年底重新开始运营。

然而,对许多政策制定者来说,不那么吸引人的WIPP处理方案从未有过同样的吸引力,他们努力将MOX作为钚处理的唯一选择。

MOX燃料制造设施,正在建设中。(来源:地球之友)

MOX燃料制造设施,正在建设中。(来源:地球之友)

MOX的成本不断增长

目前的情况是这样的:能源部估计MOX燃料制造设施的总建设成本(仅为整个项目的一个组成部分)将耗资120 - 140亿美元,大约是最初预测的10倍。其中48亿美元已经投入使用,这意味着该项目最多完成了40%。

但这可能并不能反映全部情况,因为根据能源部在听证会上的证人的说法,剩下的工作要做的更加困难。听证会上出现的另一个复杂情况是,已经安装的支撑设备,如电缆架和管道,有25%将需要“重新工作”,这意味着必须拆除并更换。事实上,在听证会上,众议员吉姆·库珀(D-TN)指出,承包商急于获得基于设备放置的费用,将设备放置在实际上阻碍其他设备进入的区域,大概是知道以后必须再次移动,而纳税人要付出额外的代价。

承包商CB&I Areva MOX Services对总成本数字提出质疑,并声称该工厂已经完成了近70%。正如众议员库珀所指出的那样,“承包商应该为我们工作。”但是从MOX Services的行为上看,合作精神并不明显,该公司发起了一场流氓运动,以宣传其对冲突的看法(有人怀疑是用谁的钱),并希望保持美元的流动。

支持MOX的流氓运动

MOX Services委托一家名为High Bridge的咨询公司进行了一项据称独立的评估,该公司撰写了一份厚厚的报告,批评红队的结论,为MOX项目辩护,并对WIPP替代方案的可行性表示怀疑。该报告断言,红队对WIPP选项的评估低估了(1)依赖WIPP接受美国全部过剩钚库存的技术风险;(2)要求俄罗斯同意更改当前版本《美俄钚管理与处置协议》(PMDA)中提到的处置选项的政治风险。

毫无疑问,2014年2月的WIPP事故使人们对美国能源部在该地点的操作安全性产生了怀疑。但人们也必须考虑其他选择。如果能源部不能安全地操作这个本质上是用来埋核废料的地下洞,那么我们又怎么能合理地期望它安全地监督更加复杂和危险的MOX项目呢?事实上,高桥报告没有提到,在9月3日HB-Line发生接近临界的事故后,萨凡纳河场区所有不必要的环境管理工作目前都已暂停,HB-Line是一个用于生产氧化钚的设施,用于MOX工厂的原料(如果它运行的话)。而且SRS没有一个恢复HB-Line和其他支持MOX项目的设施的预计日期,无论选择什么替代方案,能源部都将不得不提高它的游戏。

WIPP设施(资料来源:美国能源部)

WIPP设施(点击放大)(资料来源:能源部)

尽管人们不应该低估WIPP事故,其中钚从一个包装有缺陷的废物桶中释放到地下,但它释放到环境中的钚远远少于地面设施(如MOX燃料制造设施或使用MOX燃料的核反应堆)的事故所造成的后果。

High Bridge还反复强调《土地回收法》(Land Withdrawal Act)对WIPP容量的限制,声称必须改变废物量的法律限制,以接受剩余钚的全部库存。但该报告忽略了红队为解决WIPP能力问题所讨论的众多选项。

例如,目前的废物体积是根据废物桶的体积计算的,而不是在桶内的废物体积。当桶里塞满了各种超铀废物时,这可能是有道理的,但当实际废物只占桶体积的很小一部分时,就不是这样了,就像低混合钚的情况一样。如果计算的是实际的废料量,而不是桶的体积,那么可以放置在WIPP中的降级混合钚的数量将增加50倍左右。这意味着,预计WIPP约19,600立方米的可用废料容量可以容纳超过2000公吨的降级混合钚,远远超过目前不足50公吨的过剩钚库存。(不过,这一方案仍然需要挖掘额外的废物堆积库,这需要得到新墨西哥州的同意。)

俄罗斯呢?

“高桥”提出的另一个主要障碍是,俄罗斯是否会接受美国提出的将所有多余的武器级钚库存进行地质处理的方法,因为据报道,早在2000年美俄谈判最初的协议时,俄罗斯就拒绝了这样的方法。(俄罗斯不反对美国用高水平废料固定一部分多余的钚。)俄罗斯表示担心,直接处理武器级钚,而不是在核反应堆中以MOX燃料的形式辐照,其同位素含量(例如钚同位素Pu-239、Pu-240、Pu-238等的相对数量)不会改变为“反应堆级”,因此美国可以迅速挖掘出钚,并将其用于核武器。

首先,重要的是要认识到俄罗斯的立场是没有技术基础的政治姿态。美国能源部此前曾公开发表声明(证实了许多独立专家的观点),称美国和其他先进核武器国家有能力在不降低可靠当量的情况下使用反应堆级钚来制造核武器。改变钚同位素可能会带来一些不便,但不会使钚无法用于武器。如果俄罗斯支持加快将武器级钚向下混合并埋入WIPP的方案,而不是(也许永远)等待MOX方案的实施,情况会好得多。

然而,如果俄罗斯人最终反对WIPP的选择,因为它没有改变钚的同位素,还有一个出路。在红队报告的一个鲜为人知的附录中,概述了一项提议,即从英国运送3-9公吨反应堆级钚到美国,与美国武器级钚混合,将Pu-240/Pu-239的比值提高到0.1以上,这是PMDA中定义武器级钚的阈值。尽管这会增加WIPP选项的成本,但它仍然比MOX便宜得多。如果采用上面讨论的计算废物量的方法,WIPP将有足够的空间来容纳额外的钚。

事实上,在红队的报告于8月发布之前,UCS在日本提出了一个类似的建议,即使用日本反应堆级钚而不是英国的钚。日本也存在钚过剩的问题,日本拥有1100万吨钚,英国和法国拥有近37mt钚。美国甚至可以以相当于反应堆燃料的价格购买10-20吨日本钚(约1.6 -3亿美元),与MOX选项相比,仍然可以节省数百亿美元。这种方法可以一箭双雕,既可以帮助解决日本自身的钚过剩问题,又可以使俄罗斯反对在WIPP处理武器级钚的意见变得毫无意义。

底线

总而言之,成功实施WIPP方法存在障碍,但与美国决定推进MOX将遇到的问题相比,这些障碍就相形见绌了。

国会需要给能源部空间来制定解决方案,在不超出预算的情况下安全可靠地处置多余的钚。