核廢料:概述,類型,特徵,管理原則,處理介紹,處理條件,處理方法,處置方法,中國處

核廢料泛指在核燃料生產、加工和核反應堆用過的不再需要的並具有放射性的廢料。也專指核反應堆用過的乏燃料，經後處理回收鈽239等可利用的核材料後，餘下的鈾-238等不再需要的並具有放射性的廢料。

基本介紹

中文名：核廢料
外文名：nuclear waste material
特徵：3個
分類：3種

概述,類型,特徵,管理原則,處理介紹,處理條件,處理方法,處置方法,中國處理,建處置庫,處理標準,運輸問題,相關問題,外國處理,處置時間,抵制運動,

概述

類型

核廢料按物理狀態可分為固體、液體和氣體3種；按比活度又可分為高水平（高放）、中水平（中放）和低水平（低放）3種。

特徵

核廢料的特徵是：

①放射性: 核廢料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: 核廢料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。

③熱能釋放: 核廢料中放射性核素通過衰變放出能量，當放射性核素含量較高時，釋放的熱能會導致核廢料的溫度不斷上升，甚至使溶液自行沸騰，固體自行熔融。

管理原則

核廢料的管理原則是：①儘量減少不必要的廢料產生並開展回收利用。②對已產生的核廢料分類收集，分別貯存和處理。③儘量減少容積以節約運輸、貯存和處理的費用。④向環境稀釋排放時，必須嚴格遵守有關法規。⑤以穩定的固化體形式貯存，以減少放射性核素遷移擴散。

國際原子能機構（IAEA）對於核廢料的處理和處置有嚴格的規定，要求各國遵照執行。核廢料處理的基本方法是稀釋分散、濃縮貯存以及回收利用。核廢料處置包括控制處置（稀釋處置）和最終處置。核廢料的控制處置是指液體和氣體核廢料在向環境中稀釋排放時，必須控制在法規排放標準以下。核廢料的最終處置是指不再需要人工管理，不考慮再回取的可能。因此，為防止核廢料對環境和人類造成危害，必須將其與生物圈有效地隔離。最終處置的主要對象是高放核廢料。

處理介紹

處理條件

核廢料是核物質在核反應堆（原子爐）內燃燒後餘留下來的核灰燼，具有極強烈的放射性，而且其半衰期長達數千年、數萬年甚至幾十萬年。也就是說，在幾十萬年後，這些核廢料還能傷害人類和環境。所以如何安全、永久地處理核廢料是科學家們一個重大的課題。

科學家們說，安全、永久地處理核廢料有兩個必需條件：首先要安全、永久地將核廢料封閉在一個容器里，並保證數萬年內不泄露出放射性。科學家們為達到這個目的，曾經構想將核廢料封在陶瓷容器裡面，或者封在厚厚的玻璃容器裡面。但科學實驗證明，這些容器存入核廢料在100年以內效果還是很理想。但100年以後，容器就經受不住放射線的猛烈轟擊而發生爆裂，到那時，放射線就會散發到周圍環境中，後果不堪構想。英國皇家科學院發現一種新型水晶可以經受得住放射線的強烈攻擊，用它來生產貯藏核廢料的容器，能夠更大程度上保證安全。然而，要尋找到一種能夠在幾萬年內，都忍受得住放射線輻射的物質，仍然是科學家們努力的方向。

其次，要尋找一處安全、永久存放核廢料的地點。這個地點要求物理環境特別穩定，長久地不受水和空氣的侵蝕，並能經受住地震、火山、爆炸的衝擊。科學家們實驗證明，在花崗岩層、岩鹽層以及粘土層可以有效地保證核廢料容器數百年內不遭破壞。但數百年後，這些存放地點會不會發生破壞是無法預料的。科學家們建議，最好的方法是先在這樣一個穩定地點挖一個數百米深的坑道存放核廢料，待將來科學發達了，再尋找更好的辦法處理這些“人類殺手”。

處理方法

自從1945年人類進入核時代以來，小小的原子核如同一個不斷釋放出寶物的魔瓶，人類擁有了提供巨大能量的核電站、可以許多次環繞地球不停的核輪船、可以殺滅腫瘤的核儀器、可以探測太空的核飛船……但是，核廢料的產生及對人類的長久威脅也恰恰說明，任何事物都有兩面性。人類在享受大自然恩賜的同時，也要承擔保護大自然的責任，否則將受到嚴厲的懲罰，但願人類能夠關愛好自己的這個家園。核廢料的處理，國際上通常採用海洋和陸地兩種方法處理核廢料。一般是先經過冷卻、乾式儲存，然後再將裝有核廢料的金屬罐投入選定海域4000米以下的海底，或深埋於建在地下厚厚岩石層里的核廢料處理庫中。美國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞等一些國家因幅員遼闊，荒原廣袤，一般採用陸地深埋法。為了保證核廢料得到安全處理，各國在投放時要接受國際監督。

通常所說的核廢料包括中低放射性核廢料和高放射性核廢料兩類，前者主要指核電站在發電過程中產生的具有放射性的廢液、廢物，占到了所有核廢料的99%，後者則是指從核電站反應堆芯中換出來的燃燒後的核燃料，因為其具有高度放射性，俗稱為高放廢料。

中低放射性核廢料危害較低，國際上通行的做法是在地面開挖深約10—20米的壕溝，然後建好各種防輻射工程屏障，將密封好的核廢料罐放入其中並掩埋，一段時間後，這些廢料中的放射性物質就會衰變成對人體無害的物質。這種方法經過幾十年的發展，技術已經十分成熟，安全性也有保障。目前我國已經建成兩個中低放射性核廢料處置場，其中北龍中低放處置場位於廣東省大亞灣附近，另外一個則建在甘肅省某地。高放廢料則含有多種對人體危害極大的高放射性元素。這些高放射性元素的半衰期長達數萬年到十萬年不等，如果不能妥善處置將會給當地環境帶來毀滅性影響。上個世紀的冷戰期間，原蘇聯出於成本等因素考慮，將核武器工廠產生的高放廢料直接排入了附近的河流湖泊當中，造成了嚴重生態災難。位於著名的原子能城車里雅賓斯克旁邊的加臘蘇湖曾經是野生動物的樂園，如今卻因受到核廢料污染變成了一潭死水，據俄羅斯環保專家稱，該湖的生態環境在未來十幾萬年內都無法得到恢復。

處置方法

世界難題　過去幾十年，如何處理核廢料一直是核工業面臨的一個懸而未解的難題。例如美國就已經在該問題上進行了長達20年的研究，並耗費了上百億美元的支出。美國在1987年首次提出了在內華達州山脈中的深層地址結構中存放核廢料的計畫，但時至今日，該計畫的實施仍然沒有任何的進展。對於有"萬年惡靈"之稱的高放射性核廢料，學界認為最為妥當的處置方法是地質深埋，但因其建造要求特殊、技術複雜，截至目前，在國際上並無一座成型的永久性放廢庫。

處理方法1.送入太空如果在太陽系遊蕩或向太陽墜落，核廢料便很難對地球上的環境造成破壞。然而，如何將核廢料送入太空還是一個難題。因為，使用火箭承載這種方式有時會遭遇發射的失敗事故。

2.深度鑽孔深度鑽孔需要將作廢的核燃料棒包裹在密封的鋼結構中，而後埋入地下數英里深的地方。其優勢是可以在核反應堆就近地區進行鑽孔，縮短高放核廢料在處理前的運輸距離。

3.海床下儲存海洋中大部分區域——海床都是由厚重的粘土構成，最適合吸收放射性衰變產物。然而，海床下儲存需要在水下鑽孔，有"墨西哥灣"漏油事故這一前車之鑑，貌似這種解決方案還要經受長時間的考驗才能付諸實施。此外，在海洋內處理核廢料的做法需要先修改國際協定。

4.埋入潛沒區將核廢料埋入潛沒區(潛沒是指一個地板塊受力下降到另一板塊之下的過程)可以讓作廢的核燃料棒沿著地球構造板塊的"傳送帶"移動並最終進入地幔層。然而，埋入潛沒區這種處理方式也違背了一些國際條約。

5.冰凍處理核廢料的溫度一般很高，將其裝入鎢球中投放到較為穩定的冰原上，鎢球會隨著周圍凍的融化向下移動，上方的融冰則又再次凝固。不過，冰原會發生移動，導致放射性物質會像冰山一樣在海洋中漂浮。

6.封入合成岩將核廢料埋入地下需要考慮如何防止核廢料污染周圍的土壤和水。合成岩可以吸收清水反應堆和鈽核裂變產生的特定廢物。它們是一種陶瓷製品，能夠將核廢料封入晶格內，用以模擬在地質構造上較為穩定的礦石。

7.使用液壓籠一旦滲入地下水，地下核廢料儲存設施將變得尤為危險。如果在核廢料周圍建造一個類似三維深溝的水籠，地下水便不會滲入放射性物質。未來的核廢料處理裝置應該做到防泄漏，而液壓籠的作用則是防止地下水污染的情況發生。在過去30餘年的運行中，中國核工業系統積存了幾萬立方米的中、低放固體廢物，以及目前每年會產生約150噸高放廢料。另外，專家推測，中國核廢料存儲空間上的壓力會在2030年前後出現，那時，僅核電站產生的高放射核廢料，每年就將高達3200噸。

為了尋找安全處理高放廢料的方法，人類從上個世紀50年代起就開始了相關研究。有人曾提出用火箭把高放廢料送到宇宙空間。可是這種方法費用極高，而且火箭發射還有失敗的風險，所以這種方法僅停留在構想階段。之後，有人又提出了冰蓋處置的構想。就是把高放廢物放置在南極或北極的冰蓋上，由高放廢料本身產生熱量融化冰層，使廢料桶最後沉到冰層底部，從而被永久隔離。但是由於冰蓋路途遙遠，冰蓋的地質演化具有不確定性，這種方法也只能是紙上談兵。除此之外，還有科學家提出將核廢料拋入深海溝等方法，但這些方法不是費用太高，就是在技術上無法實現，最重要的是它們都無法確保絕對安全，而這恰恰是高放廢料處理的基本要求。經過多年的試驗與研究，目前世界上公認的最安全可行的方法就是深地質處置方法，即將高放廢料保存在地下深處的特殊倉庫中永久保存。

中國處理

建處置庫

自從上個世紀90年代中國的第一座核電站———秦山核電站投產發電以來，中國核電事業在十幾年間獲得了飛速發展。根據來自核工業部門的最新資料，截止至2013年9月30日，我國投入商業運行的核電機組數量已達17台，核電總裝機容量14833.79MWe。2013年，我國核電占總發電量1.97%。

隨著我國核電站數量的增加，中國東部經濟發達地區能源短缺的巨大壓力得到了有效緩解，但這些核電站在發電的同時也產生了大量的核廢料。目前我國核電站每年產生150噸具有高度放射性的核廢料，預計到2010年這些核廢料的積存量將達到1000噸。由於高度放射性核廢料對環境與人體都有極大的危害性，中國百姓對於核電安全性的關注也日益增強。為了全面了解中國高放射性核廢料處理的詳細情況，記者來到了核工業北京地質研究院環保中心，對中國高放射性核廢料處理項目負責人王駒博士進行了專訪。

幾十年來，世界各國對高放射性核廢料處理技術進行了廣泛的研究，經過對各種方法評估比較後，深地質處置法成為最佳選擇，即將高放射性核廢料保存在深入地下幾百米處的特殊處置庫內。由於核廢料的高度危險性，一旦處置庫選址不當，將造成無法挽回的損失。因此核廢料處置庫選址必須非常慎重，需要綜合考慮整個國家的經濟發展布局、人口分布、交通設施、候選地的地質、水文和氣候條件等因素。一般來說，世界各國的核廢料處置庫都建在經濟落後、人煙稀少的地區。

那么中國的核廢料處置庫最終將建在哪裡呢？位於中國西北部的一個地區，這個地區叫北山，是我國高放射性核廢料處置庫的重點候選地之一。

為什麼選在這裡，北山的條件實在是太好了，這裡是一片與海南省面積相當的戈壁灘，人煙非常稀少，整個地區人口不到1.2萬人，可以說除了沙礫和枯黃的駱駝草以外，寂寞得連回聲都沒有。北山經濟發展很落後，周圍也沒有什麼礦產資源，建設核廢料庫對經濟發展影響較小。這裡氣候條件也很理想，全年降雨量只有70毫米，而蒸發量卻達3000毫米，因此地下水位很低，也就減少了放射性元素隨地下水擴散的危險。北山還擁有便利的交通運輸條件，庫址距離鐵路也就七八十公里。此外北山的地質條件非常優越，這裡地處地殼運動穩定區，庫址所在地有著完整的花崗岩體，而花崗岩是對付輻射的最好的 ‘防護服’。國際原子能機構的專家們在北山進行考察之後稱，北山是世界上最理想的核廢料庫址之一。

處理標準

核廢料處置庫是否會對當地環境造成影響時，王駒博士信心十足地表示處置庫絕不會對當地造成不良影響。高放射性核廢料的處理過程如下。

這些核廢料首先要被製成玻璃化的固體，然後被裝入可禁止輻射的金屬罐中，最後人們將這些金屬罐放入位於地下500—1000米的處置庫內。由於核廢料的半衰期從數萬年到10萬年不等，在選擇處置庫時必須確保其地質條件能夠保障處置庫至少能在10萬年內安全。

與對比鈾礦對比，為核電站提供核燃料的鈾礦礦藏一般都蘊藏在斷層較多、地質條件不穩定的地區，但是只要我們不開採它們，這些鈾礦床並不會對地表環境造成什麼影響。我們的核廢料處置庫建設在一個沒有地質斷層，地殼運動穩定的地方，深度比鈾礦床要深很多，周圍又設有防護輻射的工程屏障，使其與外部環境相隔離。既然與地表隔離條件不好的鈾礦床都不會對地表環境造成什麼影響，那么我們專門建設的核廢料處置庫必然比天然的鈾礦床更加安全。

運輸問題

由於建設在東南沿海的核電站與位於西北的核廢料處置庫之間相隔數千公里，核廢料的運輸過程需耗時一周左右，沿途還要經過許多人口稠密的地區，中國核廢料主要通過陸路運輸，長途使用火車運輸，短途使用汽車運輸，這也是世界各國核廢料運輸的主要方式。這種運輸方式經過幾十年發展，技術上已經很成熟，從其他國家的經驗看，這種方式有著長期的安全記錄。中國在核廢料的運輸方面也有一套嚴格的運輸程式和保障體系。

核廢料將被裝入特殊的罐狀運輸容器，這種容器可以有效禁止輻射，運輸核廢料的火車車廂和汽車也必須經過特殊改裝。其次，在選擇運輸路線時，有關部門將對沿途的道路、橋樑和沿線的地形、環境等因素進行詳細分析比較，選擇出最安全的線路。在運送過程中，武警部隊將對運輸核廢料的車隊進行全程武裝押運，車隊還配備有專門的導引車、保衛車以及其他一些保障車輛。先進的設備可以確保前後方通訊順暢，有關部門還將通過衛星全程監控運輸車隊，隨時掌握車隊位置。車隊啟程前還要通知沿途各地公安、交通部門做好各項配合工作，所有這些措施將保證核廢料的運輸過程萬無一失。

外國處理

處置時間

國外高放射性廢物處置時間（單位:年）
國家	選址開始時間	選址完成時間	處置庫開始運行時間	從選址到運行所需時間
美國	1957		2010	53
日本	1976		2040	64
加拿大	1973	2004	≥2025	≥52
德國	1965		2008	43
瑞典	1976	2008	2020	44
芬蘭	1987		2020	33
比利時	1974	2035	2050	76
英國	1976		2035	59
法國	2005
瑞士	1980	2000	>2020	>40
西班牙	1986		>2015	>34
阿根廷	2010—2015

美國在這方面的研究走在了世界前列，根據計畫，美國將在2010年建成世界上第一個深地質核廢料處置庫。核電發達的瑞典、芬蘭、法國、日本等國也紛紛制訂了建設深地質核廢料處置庫的計畫。中國在這方面起步較晚，1986年才開始相關技術的研究，但是中國在這方面進展順利，預計到2030年後將建成自己的深地質核廢料處置庫。

近幾天，德法兩國又在為核廢料的運輸和存放問題搞得如臨大敵。

抵制運動

2001年3月26日，法國4年之後重新開始將核廢料運回德國。在數千民眾抗議聲中，拖著6節裝有核廢料車廂的火車，在500多名警察沿途護送和押運下，徐徐進入德國。在德國，場面更為壯觀。從法國邊境到戈萊本核廢料傾倒場，沿途有多達3萬名警察警戒，數萬民眾舉旗抗議核廢料重回德國，有些地方民眾還和警察發生衝突。

1997年，法國在將核廢料運回德國境內時，也曾發生反核民眾和警方激烈的衝突，迫使德國政府下令暫停將核廢料運回德國。然而，由於德國境內的近百座核電站每年都要產生不少核廢料，這些核廢料在經過法國阿格核廢料處理廠處理後，按協定需運到德國的戈萊本核廢料傾倒場永久性埋藏。所以，在西歐各國的壓力下，德國政府不得不同意核廢料再次運回德國埋藏。

大的有核國家，比如美國、俄羅斯在他們的國家都找到了暫存核廢料的地點。2010年美國國會已通過立法，決定在美國西部內華達州沙漠地區存放美國的核廢料。俄羅斯也決定在西伯利亞無人區建立核廢料存放地，並歡迎其他國家付費存放。只有像德法日這些人口密集有核國家，核廢料存放成為傷腦筋的大事。德國甚至宣布今後不再建設核電站。

核廢料