美国核燃料:最高可达80美元/ kgu解决方案

经过2013年11月14日

除非参众两院达成妥协,否则美国国会在如何处理美国核反应堆乏燃料问题上的僵局可能会持续到2017年或更久。众议院投票支持完成对亚卡山仓库的场地许可申请的审查,但参议院没有。面对来自犹他州的反对,私人燃料储存有限责任公司(Private Fuel Storage, LLC)允许储存4万吨(吨)乏燃料(即从最初装载到反应堆的4万吨铀)20年的许可证失效。1982年的《核废料政策法案》允许联邦政府建立一个监控的可回收储存设施(MRS),容量可达10000吨,但在国会对此没有足够的支持。

解决僵局

最近的评论[Ref] U.S。花费核燃料管理:政治,财政和技术可行性,能源政策63(2013) 1521 - 1528。[/ref]考虑了两项建议,以避免目前的僵局持续多年。其中一项是批准资金,以完成亚卡山的许可证审查,但让内华达州控制该地点的运输。如果该应用程序获得批准,那么与Nevada就开放存储库的条款达成协议所需的时间将缩短数年。然而,在当前的国会中,这种妥协的前景并不乐观。

另一个建议是重新审视1982年“核废弃物政策法”(NWPA)的“福利协议”中规定的付款金额。这些金额为2000万美元/年,而储存库是开放的,以获得花费燃料和1000万美元,而MRS开放。这些金额可能不到其自由于1998年最初定期的Yucca山区开放日期购买权的60%。每年福利支付的购买力可能会下降两次,随着时间的推移,预计将填补工厂其许可能力。即使没有考虑到下面讨论的其他考虑因素,这种情况也会为重新审视福利支付来创造一个Prima面临的案例。

核废料处理的估计费用每公斤废物超过600美元。(这是最初装载到商业反应堆的每枚铀的成本;这个估计是根据迄今在亚卡山的花费和能源部先前估计为足够的核废料基金余额计算的。)国家近东救济工程处现在允许的年度福利金只占项目总费用的百分之一的零头。私人财产所有者可能会对如此低的价值资产回报感到犹豫,所以内华达州国会代表团一致反对执行目前的亚卡山许可证申请条款也就不足为奇了。

本文标题中建议的给付金额是“高达$80/kg”。为了保持购买力,从2013年开始,每年都会根据通货膨胀率调整这个最高限额。80美元/公斤的数字来自于2013年7月31日能源部长欧内斯特·莫尼兹(Ernest Moniz)在众议院能源和商务委员会环境和经济小组委员会上的一次交流。[参考]《能源部管理和处置使用核燃料和高放射性废物战略的监督》,美国众议院能源和商务委员会环境与经济小组委员会,2013年7月31日,http://energycommerce.house.gov/hearing/%E2%80%9Coversight-doe%E2%80%99s-strategy-management-and-disposal-used-nuclear-fuel-and-high-level [/ ref]注意成本估计为56亿美元新存储库进行搜索网站,该委员会主席两次问为什么这个和不应该给内华达。除以Yucca山工厂许可证申请中规定的7万吨产能(其中90%用于商用乏燃料),这相当于每公斤80美元。虽然这些问题可能只是一种强调额外支出(认为是不必要的)的修辞手段,但认真考虑这个问题是有价值的。

为什么越早越好?

寻求在现有的NWPA内开放Yucca山区有几个问题及其当前的福利协议。许可证申请只能允许63,000吨商业花费燃料。超过已经积累的。任何扩大持牌能力的企图都会通过正常的国会程序面临对NWPA修订的挑战,而不是如果核监管委员会批准当前许可申请,则需要直接向上或跌倒投票。此外,在目前的NWPA的背景下打开Yucca山可能会面临内华达州的所有法律上可获得的阵线并导致广泛的延误。许可证申请的特定Achilles脚后跟是在现场关闭时安装数十亿美元的保护钛 - 钯合金保护罩。这是假设的人类附近的人将在网站附近连续使用一百万年;但是,从未在那段时间内安装的金属的价值会导致侵入恢复它。即使核监管委员会考虑了入侵​​私人的可能性,也没有保证对此或建造和运营许可证的任何其他规定成功的法律挑战。

最近决定关闭水晶河(FL)、基瓦尼(WI)、佛蒙特扬基(VT)和圣奥诺弗雷(CA)反应堆,突显出越来越多的乏燃料滞留在没有运行反应堆的地点。多年来,在亚卡山(可能)准备好接收货物之前,没有一个地方来运送搁浅的乏燃料,每个搁浅的燃料站点每年都要花费数百万美元来确保安全。此外,在美国有一个州愿意托管商用反应堆乏燃料之前,美国几乎不可能通过谈判达成协议,阻止另一个国家为追求经济效率和防扩散目标而进行铀浓缩或再加工,以换取美国永久接受用过的核燃料。虽然出口废燃料的机会只是决定一个未来可能关切的国家是否获得与武器有关的核能力的一个考虑因素,但这些能力最终落入坏人之手的潜在后果可能是巨大的。如果不能迅速解决美国的乏燃料管理问题,美国就会陷入一个涉及国家和国际安全的舞台。

促进灵活性

重要的是要避免过于狭窄的焦点只集中在存储库选址上。因此,这里特别建议联邦政府允许一个或多个州对将乏燃料带入许可管理至少100年的设施收取每公斤80美元(2012美元)的费用。这可能是一个或多个州的地下和地上设施的任何组合。选择100年的时间框架有两个原因。首先,来自乏燃料桶的主要辐射危害和热负荷来自铯-137和锶-90,这两种物质的半衰期都在30年左右。一旦这些燃料衰变了约100年,要么更容易在地下处理,要么(在美国不太可能,但在其他国家仍在进行)对其进行再处理,以回收钚,为核反应堆提供燃料。

其次,最近的《废物信任决定》(Waste Confidence Decision)表明,核管理委员会(Nuclear Regulatory commission)达成了一项共识,即核废料可以在地面上的干桶中安全地储存至少100年。要想在如此长的时间内获得此类设施的许可证,需要该设施有能力在干木桶中重新包装材料,并根据需要将木桶移动到新的存储区域;这应该很容易管理。此外,虽然许可丝卡山在100万年内容纳放射性物质可能存在问题,但几乎没有疑问,它至少可以安全地容纳用过的核燃料100年。只要联邦政府保留对乏燃料的所有权,允许在一个或多个地点储存100年,就应该有足够的时间来观察其他国家的努力和充分研究替代方法(例如,从长期来看,深钻孔将使回收可用于武器的裂变材料变得更加困难)。

措辞“高达”每公斤80美元是有意选择的,以防止超过一个州愿意设立乏燃料管理设施。这将形成一种竞争环境,在这种环境下,各州实际上只能收取市场能够承受的费用,从而可能减少联邦控制基金的支出。

关于在NWPA中呼吁的福利支付的大量增加,应该牢记两件事。首先,考虑到预期延误,法律成本,管理搁浅的燃料费用的成本,以及公用事业能力计划在退休后核电反应堆退休时会发生的情况,这一费用高达80美元/公斤与替代方案相比,将成为“价格便宜”。其次,对托管州的付款可以为其他所需目的进行良好用途,而在有争议的选址过程中否则的大部分资金将被花在可避免的成本上。

目前尚不清楚80美元/公斤是否足以鼓励内华达州与许可丝卡山合作,或者鼓励其他国家主办燃料管理设施。内华达州当局和代表需要思考的是,他们是否最终可能会被尤卡卡山陷入困境,只有比较掌握和通胀侵蚀的福利在NWPA中呼吁呼吁。准备立法修改NWPA以更新福利付款可能至少开始对审理宿主州的赔偿水平的谈话将是合适的。鉴于上述四个命令,有很多要建议进行尝试。

克利福德·e·辛格(Clifford E. Singer)是伊利诺伊大学(University of Illinois)的原子核、等离子体和放射工程教授和政治学教授,目前是能源可持续性工程工程学院工程倡议的联合主任。Singer获得伊利诺伊大学(University of Illinois)的数学学士学位,加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的生物化学博士学位,以及麻省理工学院(MIT)的国家科学基金会博士后研究员。随后,他在伦敦大学、普林斯顿大学和伊利诺伊大学从事等离子体物理学、先进空间推进和热核等离子体性能的计算模拟研究。他是马克斯·普朗克研究所Strömungsforschung和Göttingen以及德国加兴研究所的亚历山大·冯·洪堡研究员。作为一名当地民选官员,他曾短暂地担任香槟县固体废物处理协会的最后一任主席,并指导了伊利诺伊州/肯塔基州低水平放射性废物契约的论文研究。他目前正在指导全球能源经济学的研究,重点是废核燃料管理、交通能源和温室气体排放。在华盛顿特区的美国科技与安全政策促进科学中心协会(American Association for the Advancement of Science Center for Technology and Security Policy)休假之前,他曾担任伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at urbana - champae)军控、裁军和国际安全项目(ACDIS)主任。

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