放射性廢物

放射性廢物為含有放射性核素或被放射性核素污染，其濃度或比活度大於國家審管部門規定的清潔解控水平，並且預計不再利用的物質。根據形態可分為氣體廢物、液體廢物和固體廢物。

基本介紹

• 中文名：放射性廢物
• 外文名：Radioactive waste
• 學科：核工程
• 分類：氣體廢物、液體廢物、固體廢物
• 來源：核燃料生產、運行過程等
• 危害：污染環境、傷害人體等

特徵

放射性廢物為含有放射性核素或被放射性核素污染，其濃度或活度大於國家審管部門規定的清潔解控水平，並且預計不再利用的物質。放射性廢物儘管有各種各樣，但卻具有一些共同特徵：

①含有放射性物質。它們的放射性不能用一般的物理、化學和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰變而減少。

②射線危害。放射性核素釋放出的射線通過物質時發生電離和激發作用，對生物體會引起輻射損傷。

放射性廢物固化處理裝置

③熱能釋放。放射性核素通過衰變放出能量，當廢液中放射性核素含量較高時，這種能量的釋放會導致廢液的溫度不斷上升甚至自行沸騰。

放射性廢物的危害包括物理毒性、化學毒性和生物毒性。通常主要是物理毒性。有些核素如鈾還具有化學毒性，此外，對於混合廢物含有有毒、有害化學污染物。至於生物毒性，僅來自醫院的個別廢物才可能摻有。物理毒性指的是輻射作用。大劑量照射可出現確定性效應，小劑量照射會出現隨機性效應。

來源

放射性廢物的來源大致可分為四類：

核燃料生產過程

主要包括鈾礦開採、冶煉和燃料元件加工等。鈾礦開採和冶煉過程產生的廢物主要有廢礦石、廢礦渣、尾礦等固體廢物，礦坑水、濕法作業中產生的工藝廢水等液體廢物，以及氡和釙的放射性氣溶膠、粉塵等組成的氣體廢物。這類廢物主含有鈾、釷、氡、鐳、釙等天然放射性物質，比活度較低，產生的數量大。鈾回收和燃料元件加工過程產生的廢物主要是含鈾廢液。

放射性廢物

反應堆運行過程

反應堆中生成的大量裂變產物，一般情況下保留在燃料元件包殼內，當發生元件包殼破損事故時，會有少量裂變產物泄漏到冷卻循環水中。反應堆冷卻循環水中的雜質（循環系統腐蝕產物）受中子照射後也會形成放射性的活化產物，冷卻循環水也就具有放射性。

核燃料後處理過程

大量裂變產物是核燃料後處理過程的主要廢物。在燃料元件切割和溶解時有部分氣體裂變產物（氪85、碘129等）從燃料元件中釋放出來,進入廢氣系統。99%以上的裂變產物都留在燃料溶解液里。當進行化學分離時，則集中在第一萃取循環過程（見普雷克斯流程）的酸性廢液中。這部分廢液的比活度很高，釋熱量大，是放射性廢物管理的重點。此外還有第二、三萃取循環過程產生的廢液、工藝冷卻水、洗滌水等。這部分廢液體積大，但比活度較低。

其他來源

核工業部門退役的核設施，核武器生產和試驗以及其他使用放射性物質的部門如醫院、學校、科研單位、工廠等產生的各種廢物。這些廢物種類不少，形式多樣。

劃分放射性廢物的標準是： ( 1 )低水平的放射性廢物，是指那些能夠在安全範圍內，將放射性廢物排入環境的放射性廢物。( 2 )中等水平的放射性廢物，是指經過稀釋或去污後，能夠排入環境的放射性廢物。( 3 )高水平的放射性廢物，是指那些放射性太強，以致不能安全釋放入環境，而只能在嚴格管理條件下加以貯存處理的放射性廢物。

分級

放射性廢物，按其物理性狀分為氣載廢物、液體廢物和固體廢物三類。　放射性氣載廢物按其放射性濃度水平分為不同的等級。放射性濃度以Bq/m3（Bq/L）表示。

放射性廢物地下儲存庫

放射性固體廢物首先按其所含核素的半衰期長短和發射類型分為五種，然後按其放射性比活度水平分為不同的等級。放射性比活度以Bq/kg表示。

劃分標準

( 1 )低水平的放射性廢物，是指那些能夠在安全範圍內，將放射性廢物排入環境的放射性廢物。

( 2 )中等水平的放射性廢物，是指經過稀釋或去污後，能夠排入環境的放射性廢物。

( 3 )高水平的放射性廢物，是指那些放射性太強，以致不能安全釋放入環境，而只能在嚴格管理條件下加以貯存處理的放射性廢物。

放射性氣載廢物的分級

第Ⅰ級（低放廢氣）：濃度小於或等於4×107Bq/m3。

第Ⅱ級（中放廢氣）：濃度大於4×107Bq/m3。

放射性液體廢物的分級

第Ⅰ級（低放廢液）：濃度小於或等於4×106Bq/L。

第Ⅱ級（中放廢液）：濃度大於4×106Bq/L，小於或等於4×1010Bq/L。

第Ⅲ級（高放廢液）：濃度大於4×1010Bq/L。

放射性固體廢物的分級

放射性固體廢物中半衰期大於30a的α發射體核素的放射性比活度在單個包裝中大於4×106Bq/kg（對近地表處置設施，多個包裝的平均α比活度大於4×105Bq/kg）的為α廢物。

除α廢物外，放射性固體廢物按其所含壽命最長的放射性核素的半衰期長短為分四種。

含有半衰期小於或等於60d（包括核素碘-125）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為二級。

第Ⅰ級（低放廢物）：比活度小於或等於4×106Bq/kg 。

第Ⅱ級（中放廢物）：比活度大於4×106Bq/kg 。

含有半衰期大於60d、小於或等於5a（包括核素鈷-60）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為二級。

放射性廢物

第Ⅰ級（低放廢物）：比活度小於或等於4×106Bq/kg。

第Ⅱ級（中放廢物）：比活度大於4×106Bq/kg。

含有半衰期大於5a、小於或等於30a（包括核素銫-137）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為三級。

第Ⅰ級（低放廢物）：比活度小於或等於4×106Bq/kg。

第Ⅱ級（中放廢物）：比活度大於4×106Bq/kg、小於或等於4×1011Bq/kg，且釋熱率小於或等於2 kW/m3。

第Ⅲ級（高放廢物）：釋熱率大於2 kW/m3，或比活度大於4×1011Bq/kg。

含有半衰期大於30 a的放射性核素的廢物（不包括α廢物），按其放射性比活度水平分為三級。

第Ⅰ級（低放廢物）：比活度小於或等於4×106Bq/kg。

第Ⅱ級（中放廢物）：比活度大於4×106Bq/kg，且釋熱率小於或等於2 kW/m3。

第Ⅲ級（高放廢物）：比活度大於4×1010Bq/kg，且釋熱率大於2 kW/m3。

管理和處置

管理原則

放射性廢物不恰當的管理會在現在或將來對人來健康和環境產生不利影響，放射性廢物管理必須履行旨在保護人類健康和管理的各項措施。國際原子能機構（IAEA）在徵集成員國意見的基礎上，經理事會批准，於1995年發布了放射性廢物管理九條基本原則。

1、保護人類健康

放射性廢物管理必須確保對人來健康的保護達到可接受水平。

2、保護環境

放射性廢物管理必須提供環境保護達到可接受水平。

3、超越國界的保護

放射性廢物管理必須考慮對人體健康和環境的超越國界可能的影響。

4、保護後代

放射性廢物管理必須保證對後代預期的健康影響不大於當今可接受的有關水平。

5、不給後代造成不適當負擔

6、納入國家法律框架

7、控制放射性廢物產生

8、兼顧放射性廢物產生和管理各階段間的相依性

9、保證廢物管理設施安全

安全管理環節

1、安全分析和環境影響評價

2、安全文化

3、質量保證

4、研究和開發

5、檔案化和資料庫

6、人員培訓和資格認定

7、應急計畫

處置原則

①改革不合理的工藝操作，防止不必要的污染並開展廢物的回收利用（見放射性廢物利用）；

②對已產生的廢物分類收集，分別貯存、處理，處理方法要求安全、經濟、淨化效率高和簡單易行；

③儘量減小容積以節省運輸、貯存和處理費用；

④向環境稀釋排放時要按照“合理、可行、儘量低”的原則嚴格控制；

⑤以穩定的固化體形式貯存，以減少放射性核素遷移擴散（見放射性廢物固化）；

⑥廢物的最終處置必須做到同生物圈有效地隔離。

處理基本方法

稀釋分散、濃縮貯存以及回收利用。放射性廢液濃縮後貯存只是暫時性措施，存在著不安全因素，必須將放射性廢液或濃縮物轉化成為穩定的固化體，才能安全地轉運、貯存和處置。

最終處置

包括對放射性排出物的控制處置（稀釋處置）和廢物的最終處置。放射性排出物（液體、氣體）向環境中稀釋排放時必須控制在正式規定的排放標準以下。放射性廢物最終處置意味著不再需要人工管理，不考慮將廢物再回取的可能。因此，為防止放射性廢物對自然環境和人類的危害，須將它與生物圈很好地隔離。 最終處置的主要對象是高放廢物和超鈾廢物。

各國處理辦法

在英國，自1988年起，政府和核工業部門成立了專門的公司(尼雷克斯有限公司)處理此廢物，將廢物裝於鋼桶內沉入坎布里亞的德里格斯混凝土壕溝里。在敦雷，已建有一座核燃料再加工廠，1994年在*塞拉菲爾德(Sellafield)又成立了另一家。其他國家也有相似的舉措。至1983年，國際上規定禁止中、低檔廢物置於鋼桶中用混凝土封口沉入大西洋底。此外，氣體廢物通常小劑量釋放入大氣和海洋之中。

目前不少沿海國家如美國、英國、 日本、法國、加拿大、義大利及印度等，都是將原子能工廠所產生的低水平放射性廢液直接排入近海的。

危害

放射性廢物是指放射性廢水、廢氣和固體廢物。隨著原子能工業發展和放射性同位素日趨廣泛套用，放射性廢物日趨增多，如不經處理或處理不當而外排，會使環境遭受放射性污染，不僅影響動植物的生長，惡化水體，且危害人體健康，甚至對後代產生不良影響。

放射性物質具有裂變性質，在衰變過程中可輻射出α、β、γ射線。直接來自地球和建築物的Y射線約占整個輻射劑量的一半。食物和飲水中含有微量鐳，空氣中還有氨和宇宙線放出的輻射，另外，人們還從醫療、生產和核爆炸的落下灰塵中，接受一些人為放射性元素的照射。

放射性污染的主要來源為原子能工業排放的各种放射性廢物，核武器試驗所產生的放射性沉降物，鈾、釷礦開採與冶煉所排放的放射性廢物，以及醫療、科研排出的含有放射性物質等。放射性物質對人體健康影響很大，對人體組織和器官有損傷作用，既可在人體之外造成外照射損傷，也可通過飲食或呼吸進入人體造成內照射損傷。因此人、畜吸入大氣中放射性微塵或誤食含有放射性物質的水、水生生物、農作物等，會引起放射性疾病。據介紹，放射性物質對人的半致死劑量約為400rad,照射650rad100%死亡；照射劑量1 50rad以下，死亡率下降為零。但在這種情況下並不是沒有損傷作用，據國外報導，往往20年後才能表現出來一些症狀，主要表現為癌症．包括白血病、骨癌、肺癌及甲狀腺癌，還可表現為不同程度的壽命縮短，能導致頭昏、疲乏無力、脫髮、紅班、白血球減少或增多、血小板減少等病症。且放射性物質的慢性作用，會遺留後患，可遺傳給子孫後代。

研究方向

高放廢物和超鈾廢物的最終處置是放射性廢物管理科學研究的重點。從50年代到80年代，國際上提出過許多方案：如在地下數百米或更深的地層建造最終處置庫的深地層處置；投放到數千米深海底的深海床處置；南極冰層處置；用火箭將廢物送到地球引力以外的宇宙處置；通過核反應使長壽命核素轉變為短壽命或穩定核素的嬗變處置等，其中深地層處置方案的研究工作進行得最多。