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在当前全球低碳发展趋势下,掌握先进核能技术将成为一个国家核心竞争力的标志。 但发展核能必须坚持安全第一的基本方针,确保消除严重影响公众健康和环境的放射性物质泄漏。 核废料处理是其中的重要组成部分。
高放核废料挑战人类处理能力
核废料按其物理状态可分为固体、液体和气体三种; 按其比活度可分为高水平(高放射性)、中水平(中放射性)和低水平(低放射性)三种类型。 中低放核废物主要来自放射性废液和核电厂发电过程中产生的废物,占全部核废物的99%; 高放核废料通常被称为高放放射性废料,因为它具有高放射性。
按照国际原子能机构的规定,产生的核废物应分类收集、单独储存和处理。 最小化体积以节省运输、储存和装卸成本。 核废料最好以稳定的固体形式储存,以减少放射性核素的迁移和扩散。
国际原子能机构对核废料的处理和处置有严格的要求,并要求所有国家遵守。 安全、永久处置核废料有两个必要条件。 最重要的条件是它必须安全,能够将核废料永久封存在“容器”内,保证数万年放射性不外泄。 寻找能够抵御放射性辐射数万年的天体一直是科学家努力的方向。
另外,找到一个安全、永久的地点来储存核废料。 这个位置需要特别稳定的物理环境,不受水和空气的侵蚀,能够承受地震、火山和爆炸的影响。 实验证明,花岗岩、岩盐和粘土层可以有效保护核废料容器数百年不被损坏。
目前最安全的办法就是深埋
对于核废料的处理,国际上通常采用海洋和陆上两种方法来处理核废料。 一般先冷却干燥储存,然后将装有核废料的金属罐放入选定海域4000米以下的海底; 或者深埋在厚厚的地下岩层中建造的核废料处理仓库中。 美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等国家由于幅员辽阔、荒野广阔,正在准备采用陆地深埋法。
高放射性废物中含有多种对人体危害极大的高放射性元素。 这些高放射性元素的半衰期从数万年到10万年不等。 如果处理不当,将对当地环境造成毁灭性影响。 上世纪冷战期间,前苏联因成本等因素,将核武器工厂产生的高放放射性废物直接排入附近河流和湖泊,造成严重的生态灾难。 位于著名原子能城市车里雅宾斯克旁边的加拉苏湖,曾经是野生动物的天堂,如今却因核废料污染而变成一潭死水。 俄罗斯环境专家表示,该湖的生态环境几十万年都无法恢复。
有人提出了“冰盖处置”的想法——将高放废物放置在南极或北极冰盖上,高放废物本身产生热量使冰融化,导致废物桶下沉到冰盖上。冰层底部并永久隔离。 但由于冰盖距离较远,且地质演化的不确定性,该方法尚未付诸实践。 一些科学家提出了将核废料扔进深海海沟等方法。 但这很难实现。 目前,国际上公认的最安全、最可行的方法是“深层地质处置”方法,即将高放废物永久储存在地下深处的专用仓库中。
我国核废料处置程序严格
由于有些核废料的半衰期长达数万年,因此在选择处置库时,需要确保其地质条件能够保证处置库至少10万年的安全。
中国核工业集团北京地质研究所副所长王菊等专家认为,中国对于核废料的运输有着严格的运输程序和保障体系。 首先,核废料将被装入特殊的罐形运输容器中,可以有效屏蔽辐射。 用于运输核废料的火车车厢和汽车也必须进行专门改造。 其次,有关部门在选择运输路线时,会对沿途的道路、桥梁、地形、环境等因素进行详细的分析比较,选择最安全的路线。
高放射性核废料储存库是另一个耗资巨大的项目。 以美国为例,尤卡山核废料处置库项目预算为437亿美元。 北欧国家瑞典也斥资超过200亿元人民币建设核废料处置库。 我国计划于2030年至2040年完成处置库建设。核废料处置库建成前,所有高放射性核废料均暂时储存在核电站硼池中。 (记者冯永峰)
背景资料
目前,全球高放核废料约有12万吨,并且每年以7200吨的速度增长。 美国是世界上最大的核废料国家,约有5万吨; 欧洲和亚洲各约35,000吨。
芬兰在翁卡洛启动了一项建设计划,该计划将能够容纳 100 年的核废料,并保存至少 10 万年。 Onkalo的总建设成本为33亿欧元,将从2020年开始储存芬兰核电站的核废料。
内华达州尤卡山地下核废料储存场的评估花费了美国政府150亿美元,但奥巴马于2010年搁置了该计划,并任命了一个委员会重新审查该问题。
法国计划从2025年起在Mine储存核废料,但储存设施的建设尚未开始。 该项目目前仍处于公开论证阶段。 建设工程预计于 2017 年启动,耗资约 350 亿欧元。 数据显示,截至2010年底,法国储存的各类核废料体积达132万立方米。 预计到2030年,核废料体积将翻一番,达到270万立方米。其中,高放核废料体积为2700立方米,仅占0.2%。 然而,这些高放废物的放射性却占核废物总放射性的96%。
2012年5月,日本政府发布报告称,每年核废料处理费用超过1100亿日元(约合人民币88亿元)。 日本政府将通过提高电费的方式将核燃料加工成本分摊给国民。
英国的孤独沼泽很可能被建成英国核废料的储存场所。 肯特郡议会已向居民发出几封信,询问他们是否愿意将自家后院变成英国第一个核研究和废物处理中心。
中国从1986年开始研究探索核废料地质处置。2003年颁布《放射性污染防治法》,规定高放废物必须集中处置; 2006年,科技部等部门联合制定了《高放废物地质处置研究发展规划导则》,并制定了三阶段战略——从现在到2020年,将选择储存库并建造地下实验室; 2020年至2040年,依托地下实验室开展现场实验; 处置库将于2040年开始建设,2050年完成。届时,可以接收核废料并开始正式运行。