核廢物

核廢物是指含有α、β和γ輻射的不穩定元素並伴隨有熱產生的無用材料。核廢物進入環境後會造成水、大氣、土壤的污染，並通過各種途徑進入人體，當放射性輻射超過一定水平，就能殺死生物體的細胞，妨礙正常細胞分裂和再生，引起細胞內遺傳信息的突變。

基本介紹

• 中文名：核廢物
• 外文名：nuclear waste
• 釋義：有α、β和γ輻射元素的無用材料
• 危害：污染環境並引起細胞突變
• 中國處置地：西北處置場、華南處置場
• 美國處置地：尤卡山
• 法國：建設大型陸地核廢料儲存庫

簡介

核廢物是指含有α、β和γ輻射的不穩定元素並伴隨有熱產生的無用材料。研究表明，母親在懷孕初期腹部受過X光照射，她們生下的孩子與母親不受X光照射的孩子相比，死於白血病的機率要大50%。受放射性污染的人在數年或數十年後，可能出現癌症、白內障、失明、生長遲緩、生育力降低等遠期效應，還可能出現胎兒畸形、流產、死產等遺傳效應。

一台1000兆瓦核電站的年核廢物中含有10公斤的鎿-237和20公斤的鎝-99，如以非專業人員允許的年接受輻射劑量率為標準，那么上述核廢物即使貯存100萬年，仍高出允許劑量的3000萬倍!如果直接排放，需用6億噸水稀釋鎿-237，用3000萬噸水稀釋鎝，才符合環境要求，這是做不到的。

核廢物的存放是舉世矚目的難題。目前常見的高放射性核廢物，是採用地質深埋的方法。常見的礦山式處置庫，位於300～1500米深處。若深部鑽孔，如在花崗岩石中鑿一個地下處置庫，則要建在幾千米深處。庫的結構包括天然屏障和工程屏障，以防止廢物中的放射性核素從包裝物中泄漏，但很難保證在長達上百萬年中包裝材料不被腐蝕、 地層不變動。

核廢物來源

核廢物是含有放射性核素或被放射性核素所污染，其放射性核素的濃度或活度大於審管機構確定的清潔解
控水平並且預期不再使用的物質。生產、使用和操作放射性物質的部門和場所都可能產生核廢物，其基本來源有7個方面：

(1)鈾、釷礦山、水冶廠、精煉廠、濃縮廠、鈽冶金廠、燃料元件加工廠等，也稱核工業的前處理廠礦；

(2)各類反應堆(包括核電站、核動力船艦、核動力衛星等)的運行；

(3)乏燃料後處理工業活動；

(4)核廢物處理、處置過程；

(5)放射性同位素的生產、套用與核技術套用過程,包括醫院、大學和研究所的有關活動；

(6)核武器的研究、生產和試驗活動；

(7)核設施(設備)的退役活動。

特性

核廢物主要產生於核工業廠礦和核電站,同位素和核技術套用所產生的核廢物量少、核素半衰期短、毒性小。
核廢物以固態、液態和氣態形式存在,其物理和化學特性、放射性濃度或活度、半衰期和毒性可能差別很大。核廢物與其他廢物及其他有毒、有害物質有兩大不同：

(1)核廢物中放射性的危害作用不能通過化學、物理或生物的方法來消除，而只能通過其自身固有的衰變規律降低其放射性水平，最後達到無害化；

(2)核廢物中的放射性核素不斷地發出射線，有各種靈敏的儀器可進行探測,所以容易發現它的存在和容易判斷其危害程度。

美國處理方法

美國1986年準備把人煙稀少的尤卡山作為核廢物存放點，當時科學家推測附近20公里處的一座火山在27萬年前爆發過，到了1990年科學家把火山爆發距今的時間縮短為2萬年，這使得該火山可能在核廢物變得無害前恢復活動。美國科學家尼古拉斯·倫曾說：“應記住，在不到1萬年以前，曾在今天的法國中部爆發過火山，在7千年前英吉利海峽還不存在，5千年前撒哈拉的大部分地區還是肥壤沃土。只有千里眼才能為20世紀的核廢物選擇一個不受干擾的永久性的貯存場所。”

中國處理方法

我國已建好的西北處置場、華南處置場，是存放低、中放射性核廢物的近地表處置場。對高放射性核廢物我國目前還沒有地質處置庫，只能繼續貯存。另外，我國軍工還遺留下不少放射性核廢物，加上今後要大力發展核電，專家們呼籲必須從戰略、戰術上重視和減少放射性廢物，加強核廢物的處置。

其他國家處理方法

世界各地核電站每年產生約1萬立方米核廢物，存放低放射性(半衰期小於30年)的核廢物不用深埋，地表下幾十米即可，但也得層層設防。法國1996年建成第一座大型陸地核廢料儲存庫，外形如一個小山丘，由140萬噸砂岩、片岩、黃沙和泥土組成，第一層是植被，第二層是硬石層，第三層是沙子，第四層是防水瀝青膜，第五層是排水層，第六層是覆蓋在裝有核廢物的鐵桶上的硬土石層。

核廢物處理

在環保和生態問題日益引起重視的今天，有關核廢料的處理成為人們關注的重大課題之一。從反應堆取出的廢核燃料中有由鈾238轉變成的鈽239，這是寶貴的核燃料，因此首先要在核電站進行一定處理，再放在水池中貯存幾個月，最後把它送往鈽提取工廠將鈽提出來。經提取後餘下的為放射性廢物，可以把它裝罐密封后，埋在岩層中，也可以保存在地面上的貯存庫內。還可以用反應堆的方法把長壽命的放射性廢物轉變成穩定的短壽命的同位素（正在試驗中）。這些廢物數量同火電廠排除的煤渣相比是微不足道的。到2000年，把全世界所有的核電站排出的廢物堆在一起，建一座同游泳池一般大的貯存庫，就可以全部裝下。

核反應堆堆芯一般可運行30年。用完以後，一般是用混凝土把它們密封起來。這樣做的好處是在核電站的舊址可以再安裝新的反應堆，不必遷址。

後處理

核廢物後處理的主要任務是分離乏燃料中的鈾和鈽，將獲取的高純鈾、鈽進入燃料再循環。後處理是一個特殊的化學分離過程，主要是把乏燃料經酸溶解後最終分離出鈾、懷和裂變產物等的過程。後處理是已在工業規模證明其為安全有效性的技術，上世紀70年代以來,在若干個國家成功運行，且技術還在不斷改進中。

固化

固化工藝是把用適當的材料將放射性廢物包裹起來，以防止放射性核素的泄漏。固化的主要目的是改善與隨後的處理步驟相關的安全性。目前，最廣泛使用的固化介質是水泥或混凝土,但是瀝青和有機聚合物也有套用。材料和它們的組合,如水泥/瀝青、瀝青/聚合物、玻璃和陶瓷材料也在某些設施中套用或在開發中。

地質處理

核廢物地質處置是利用天然屏障和人工屏障，將放射性廢物與人類的生存環境隔離開來。對於不同的放射性廢物可採用不同的地質處置方式，低放廢物在地表或淺地表埋藏，而高放廢物則要在距地表至少500m下進行深埋。淺地層埋藏處置是指地表或地下的具有防護覆蓋的、有工程屏障或沒有工程屏障的淺埋處置，埋藏深度一般在地面下50m以內。淺地層埋藏是處置中低放射物的主要方法，淺地層埋藏處置是為了將中低放固體廢物限制在處置場範圍之內，在其危險時間內防止對人類造成危害。