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美國:諾普提供新玻璃固化熔爐
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美國:諾普提供新玻璃固化熔爐

  美國諾斯諾普-格魯曼(Northrop Grumman)旗下新港工業公司(Newport News Industrial, NNI)最近宣布取得南卡羅來納州Savannah River廠固化高放射性廢液所需玻璃熔爐合約。

    新港工業公司(NNI)是諾格集團旗下最重要的海軍造艦承包商,也是這項價值950萬美元的主包商。這座熔爐是美國能源部Savannah River廠區國防廢棄物處理廠(Defence Waste Processing Facility)的核心設備。合約為期2.5年,內容包括建造、供應、組裝這座水冷式熔爐,以及相關管路、繞組與性能測試。這座熔爐的功能在於將生產核武材料後產生的高強度放射性廢液與特定玻璃材料混合、熔融、再灌入包封容器(canister)內,俟冷卻後,即成為玻璃固化體,以便於長期貯存或處置。

    美國目前高放射性廢棄物處理政策,採軍民分離策略,對於民間發電產生的廢棄物,將以用過燃料直接處置;對於軍用廢棄物,如為同位素生產(包括鈽、鈾等),則採硼矽酸玻璃(borosilicate glass)固化處置、海軍核子軍艦用過燃料,採用過燃料直接處置。

    新港工業公司(NNI)董事長、能源部計畫與諾格集團造艦部門主管Doug Stitzel表示:我們非常高興能獲得這項合約,這代表NNI可以在未來擴展對能源部的事業。他並強調這項計畫非常複雜,需要極高工程品質,正適合NNI的特質。

    合約業主為Washington Savannah River Co,該公司是URS Washington Division的子公司,也是薩凡納廠區整理聯盟(Savannah River Remediation Consortium)的一員。後者成員還包括BechtelCH2M HillBabcock and Wilcox等重量級工程公司,去年才從能源部獲得總額高達33億美元的整個Savannah River廠區營運管理主合約,作業預計自今年4月正式展開。

    1950年代以來,南卡羅來納的Savannah River、華盛頓的Hanford廠區、田納西的Oak Ridge與科羅拉多的Rocky Flats就是軍方四大核武生產重鎮。在冷戰時期,這些工廠使用PUREX法從用過燃料中萃取出鈽、鈾等核子物質,但隨後會產生大量高腐蝕性的高放性廢液(一般以6 M的濃硝酸溶解並破壞燃料護套)。早年為儲存這些高腐蝕廢液,這些廠區都在地下設有大型不銹鋼或碳鋼內襯儲槽。但是經過60年的漫長歲月,有些儲槽腐蝕洩漏、汙染環境的新聞時有所聞,連能源部自己都承認這些桶槽「已經老化」。

   為徹底解決這些危害環境的「冷戰遺跡」,能源部在1990年代開始投下數百億美元鉅資,逐步清理各廠區。

    1992年,能源部首先關閉科羅拉多Rocky Flats,並開始清理廠區環境,直至2005年才完成。當時由Kaiser-Hill承包,僅除污工作就耗資10億美元,歷時13年。清理作業共產生2,000多車放射性廢棄物,被運到卡羅來納州附近貯存;另有1,900罐鈽(相當於21噸武器級鈽原料),則運到Savanna River廠暫存。

    去年6月,能源部宣佈Hanford廠區放射性廢棄物清理計畫,由Washington GroupEnergy SolutionsAreva3家公司,共同獲得這項總值71億美元的鉅額清理合約。Hanford廠是美國核子軍工的第一重鎮,有些儲存的廢液甚至可以溯及1943年曼哈坦計畫(Manhattan Project)時代,與冷戰時期9座專門生產鈽的軍用反應器。這些廢棄物包括總容積高達2.41億公升(24.1萬噸)的廢液與化學廢棄物,遍及廠內18177個巨型地下鋼槽。為了完成這項合約,Washington GroupEnergy Solutions合組名為「Washington River Protection Solutions, WRPS」的新公司,並雇用Areva Federal Services為次承包商。並由Areva提供液體廢料處理與玻璃固化的關鍵技術。

    目前美國有將核武軍工產業向Savanna River廠集中的趨勢,所以近年不僅在該廠興建首座MOX燃料製造廠(20078月開始建廠,Shaw集團與Areva共組的Shaw Areva MOX Services公司負責興建),並將其他廠區所產生多達60噸的鈽移往該處集中管理。因此Savanna River廠的清理與除污工作也益形重要。

    去年8月,能源部宣佈總值33億美元的5年廠區清理合約,由前述幾家公司合組Washington Savannah River CoWSRC)得標。主要工作包括根據《聯邦工廠協定,Federal Facilities Agreement》,使用國防廢棄物處理廠(DWPF)與Saltstone Facility處理13.6萬噸放射性廢液,以達成關閉Savanna River廠所49個儲槽的任務。

    Savanna River廠區於1950年代興建,主要生產包括Pu-239與氚等核武原料。當初共設有5座反應器,還有2座化學分離廠、水萃取廠、核燃料製造廠與廢棄物處理廠等。

    國防廢棄物處理廠(DWPF)於1983年建廠、1996年開始營運。廠內所有儲存的廢液總體積為13.6萬噸,總活度為4.17億居里。其中90%放射性物質存在於廢液、10%放射性物質則沉澱於槽底的淤渣中。前者將以2008年啟用的「溶劑萃取與錒系元素去除單元模組」(Modular Caustic Side Solvent Extraction Unit and Actinide Removal Process)處理;至於淤渣就只能等待2012年「固體鹽類廢棄物處理廠」(Salt Waste Processing Facility)啟用後再進行。Washington Savannah River Co估計整個清理計畫在2019年結束時,會產生約5,000桶的玻璃固化體。

    這些廢液與玻璃原料混合後,以2100 oF高溫熔融後再注入高10 英呎、直徑2英呎、厚3/8英吋的不銹鋼包封容器內靜待降溫凝固,每座含固化體的容器重約5,000。由於固化體輻射強度極高,在運輸與暫存過程,還必需再加上高18英呎、重235,000的屏蔽容器(Shielded canister)。為暫存這些容器,Savanna River廠設有2座總容量4,400桶的中期貯存設施,直到國家最終處置場營運

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