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核废料处理处置的意义

 

随着世界一次性能源的日益匮乏,发展核电作为替补能源的政策已为多数国家认可。然而发展核电的重要前提是必须安全处置核动力反应堆产生的大量放射性废物,尤其是高水平放射性废物的最终安全处置,由于涉及时间跨度大,技术难度高,耗资巨大,而成为核动力工业中尚待解决的重大科技问题之一。

通常所说的核废料包括中低放射性核废料和高放射性核废料两类,前者主要指核电站在发电过程中产生的具有放射性的废液、废物,占到了所有核废料的99%,后者则是指从核电站反应堆芯中换出来的燃烧后的核燃料,因为其具有高度放射性,俗称为高放废料。

中低放射性核废料危害较低,国际上通行的做法是在地面开挖深约10—20米的壕沟,然后建好各种防辐射工程屏障,将密封好的核废料罐放入其中并掩埋,一段时间后,这些废料中的放射性物质就会衰变成对人体无害的物质。这种方法经过几十年的发展,技术已经十分成熟,安全性也有保障。目前我国已经建成两个中低放射性核废料处置场,其中北龙中低放处置场位于广东省大亚湾附近,另外一个则建在甘肃省某地。

高放废料则含有多种对人体危害极大的高放射性元素,其中一种被称为钚的元素,只需10毫克就能致人毙命。这些高放射性元素的半衰期长达数万年到十万年不等,如果不能妥善处置将会给当地环境带来毁灭性影响。上个世纪的冷战期间,原苏联出于成本等因素考虑,将核武器工厂产生的高放废料直接排入了附近的河流湖泊当中,造成了严重生态灾难。位于著名的原子能城车里雅宾斯克旁边的加腊苏湖曾经是野生动物的乐园,如今却因受到核废料污染变成了一潭死水,据俄罗斯环保专家称,该湖的生态环境在未来十几万年内都无法得到恢复。

为了寻找安全处理高放废料的方法,人类从上个世纪50年代起就开始了相关研究。有人曾提出用火箭把高放废料送到宇宙空间。可是这种方法费用极高,而且火箭发射还有失败的风险,所以这种方法仅停留在设想阶段。之后,有人又提出了冰盖处置的设想。就是把高放废物放置在南极或北极的冰盖上,由高放废料本身产生热量融化冰层,使废料桶最后沉到冰层底部,从而被永久隔离。但是由于冰盖路途遥远,冰盖的地质演化具有不确定性,这种方法也只能是纸上谈兵。除此之外,还有科学家提出将核废料抛入深海沟等方法,但这些方法不是费用太高,就是在技术上无法实现,最重要的是它们都无法确保绝对安全,而这恰恰是高放废料处理的基本要求。经过多年的试验与研究,目前世界上公认的最安全可行的方法就是深地质处置方法,即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中永久保存。

目前,人们认识到,要把密封在金属罐中的在废物固化体中的放射性核素迁移到环境中来,最最可能的途径是随地下水搬运。地下水先将金属罐腐蚀,然后将固化体中的放射性核素溶解多浸出,最后随地下水的运动通过回填材料、围岩及地质环境。在地下水中,放射性废物可以以离子或分子存在,也可能会以胶体存在。不管放射性废物以离子、分子、或胶体存在,在随地下水运动时,都可能发生在回填材料、围岩及地址材料的表面上的吸附行为,也可能发生在多孔介质中的过虑作用。从而使相对于地下水的运动,放射性废物的迁移速度慢得多,以至于有些放射性核素在到达生物圈以前,已经衰变到可接受的限值以下。因此,研究放射性核素在回填材料、围岩及地质材料表面上的各种行为,对于放射性核素处置的安全评价具有非常重要的意义。

 
 日期:【2009-09-24】
 
 

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