摘要：核能满足了世界上超过11%的能源需求。抛开其利弊不谈，人们的普遍共识是，已经存在50多年的乏燃料需要安全处理和处置。钼大大提高了不锈钢的耐腐蚀性能，为全世界乏燃料管理的持续安全做出了积极贡献。长期干式贮存
核燃料在反应堆中使用几年后会失去反应效率，必须更换为新鲜燃料。 当今使用的核反应堆大多采用 “湿式” 贮存路线。 更换燃料时卸下的乏燃料被放置在一个专门建造的充水池中，释放继续产生的热量和辐射。在热量和辐射高峰消退后，可以取出燃料进行后处理或长期储存。
然而，美国和许多其他国家缺乏永久性的核废料处理战略，这意味着燃料在排放池中停留的时间比预期的要长得多。2011年日本福岛第一核电站灾难后，池中储存的乏燃料库存不断增加，安全问题日益突出，同时也需要应对地震和海啸，这些问题迫使运营商寻找替代的储存解决方案。
对于核电站运营商来说，干式容器储存越来越受欢迎，尤其是在美国等没有乏燃料后处理工艺路径的国家。美国核管理委员会（NRC）在2014年8月发布的《乏核燃料持续储存规则》中正式认可现场干式容器储存(从短期至无限期)是安全的。
双相不锈钢的优势
大多数容器由高性能不锈钢和混凝土建造而成，具有很长的设计寿命。阿海珐集团认识到长期干式储存的实际发展趋势，开发了NUHOMS®水平干式贮存容器，采用了含钼的2205双相不锈钢罐。这种不锈钢已用于解决海洋环境中储罐老化和局部腐蚀的问题。
具有双相显微组织的双相不锈钢是长期储存核燃料的理想材料，由于添加了3%的钼，特别适合用于海岸线附近的环境。它具有优异的强度（与奥氏体不锈钢相比）和抗应力腐蚀开裂、点蚀和缝隙腐蚀的能力，这些都是标准不锈钢牌号在腐蚀性海洋环境中发生性能劣化的常见原因。
双相不锈钢作为一种提高干式贮存容器长期可靠性的重要材料，正在被积极推广，将其放置在厚壁钢筋混凝土贮存系统模块的内部，可增加一个重要的额外保护。
美国北卡罗来纳州生产的双相不锈钢干式储存罐 ©AREVA TN
后处理和核废料管理
除了贮存和最终处置外，核电站运营商另一个唯一可用的乏燃料管理方法是后处理。后处理过程中，大部分未燃烧的铀与钚和燃料在反应堆中产生的裂变产物进行化学分离。为此，金属燃料外壳被剥离并必须进行处置。这类核废料和后处理产生的某些其他废料如被污染的设备等，被归类为中等水平放射性废物（ILW）。
英国坎布里亚的塞拉菲尔德核电站已经对乏燃料进行了50多年的后处理，过去后处理产生的大部分ILW都是在适用的废物处理方式出现之前储存的。20世纪90年代，随着工作重点从商业运营转向补救和减少危害，塞拉菲尔德建造了几座核废物管理厂，并开始处理储存的ILW。
根据英国的政策，最终产生的废物需要包装在足够坚固的材料中能够安全地现场贮存几十年，并最终进行地质处置。在对包装进行审批时，要克服的最大挑战之一是腐蚀风险，它并非来自废物本身，而是塞拉菲尔德所处沿海环境中的氯化物。
不锈钢被认为是理想的材料，添加钼提供了额外的抗氯化物腐蚀防护。最终选择了含有2.1%钼的316L不锈钢。
中等水平废物被放置在由316L不锈钢制成的容器中，并用水泥灌浆，以坚固、安全可靠的废物形式，放在专门设计的设施中进行地面贮存。
塞拉菲尔德的中等水平废物储罐由316L不锈钢制成。在最终的核废物地质处置之前，这些储罐装满废物并堆放在塞拉菲尔德的封装废物仓库中 (每个带黄点的白色正方形下有一堆十个桶) ©Sellafield Ltd
现场大气环境测试
为了检验含钼不锈钢的选择和长期使用，1991年启动了一项独特的大气腐蚀试验计划，使用316L S11不锈钢以及多种不含钼的牌号。样品放置在距海边不远的试验地点。暴露17年后，取回样品，并通过射线照相分析腐蚀和其他损伤迹象。
含钼不锈钢样品未发现腐蚀或明显的点蚀损伤，而不含钼的不锈钢（本例中使用的是409不锈钢）显示出明显的锈蚀迹象，如下图所示。试验条件可能比实际储存情况都要苛刻得多，因此，试验结果大大提高了对地面储存容器持续完好状态的信心。
316L (左) 和409 (右) 不锈钢板在塞拉菲尔德暴露17年后©NNL
核能的未来前景仍然不确定，但安全处理当前和过去使用过的核燃料的重要性日益凸显。对于许多运营商来说，干式贮存是一个越来越常见的中长期管理方案选项，钼在提高干式贮存容器所用不锈钢的长期性能方面发挥着积极作用。同样，对于塞拉菲尔德和许多其他核设施正在进行的清理计划来说，证明核废料长期储存和处置路线的可行性至关重要。通过添加钼赋予核废料容器额外的耐腐蚀性对降低整体危险和危害做出了重要贡献。
