任重道遠(yuǎn)——我國(guó)核電站放射性廢物處理和處置綜述

□ 本刊記者 許 玲

日本福島核事故導(dǎo)致的核危機(jī)，使公眾對(duì)核電安全高度關(guān)注。隨后東電公司將含有高濃度放射性物質(zhì)的核污水排入海洋，也使得核電站乏燃料后處理和核廢物處置成為與核安全同等重要的問題，備受矚目。核電站運(yùn)行到底會(huì)產(chǎn)生哪些廢物？這些核廢物應(yīng)該如何處理和處置？我國(guó)正在采取哪些措施？這里試圖根據(jù)相關(guān)權(quán)威部門的資料和專家學(xué)者的判斷進(jìn)行梳理回答。

核電站是依靠核燃料裂變反應(yīng)釋放的核能制造蒸汽，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的。核電站運(yùn)行和人們生活、工業(yè)生產(chǎn)一樣，不可避免地要產(chǎn)生廢物。

所謂核廢物，是指核電站在運(yùn)行中產(chǎn)生的含有放射性的廢物。按照核廢物放射活度主要分為低放射性、中放射性和高放射性廢物三類。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年底，我國(guó)運(yùn)行中的13個(gè)核電機(jī)組累計(jì)產(chǎn)生約8000多立方米低中放固體廢物。隨著我國(guó)核電站數(shù)量的增加，預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)核電廠運(yùn)行產(chǎn)生的低中放廢物量累計(jì)約3.6萬(wàn)立方米。盡快提高我國(guó)核電站廢料處理處置技術(shù)能力，建立和完善與我國(guó)核電發(fā)展形勢(shì)相適應(yīng)的核廢料處理處置體系和設(shè)施，任務(wù)非常迫切。

放射源研究生產(chǎn)熱室

三類核廢物的處理

在低、中、高放射性三類廢物中，按其物理形狀又可分為氣體、液體和固體三種。不同廢物有不同的處理處置方法。

1.低中放廢氣廢液達(dá)標(biāo)后排放

核電站產(chǎn)生的含有放射性的廢氣，人靠嗅覺是聞不出來(lái)的。處理這些廢氣，主要通過高靈敏的儀器探測(cè)和捕捉，用壓縮貯存或活性炭吸附的辦法，讓大量短壽命放射性廢氣衰變掉，經(jīng)檢測(cè)達(dá)標(biāo)后才允許排放。有資料統(tǒng)計(jì)，煤電站氣體排放物對(duì)人們健康的危害比核電站大1880倍，燃油電站氣體排放物對(duì)健康的危害比核電站大830倍。因此，專家說：“正常的核電站的氣體排出物對(duì)公眾和環(huán)境的影響是最輕微的?！?/p>

經(jīng)核電站使用過的含有放射性核素的水，也就形成了放射性廢液。處理廢液，核電站除了可以通過貯存衰變，除去放射性或者稀釋到無(wú)害水平后排放到江河、湖泊和海洋中外，還可以通過蒸發(fā)、沉淀、離子交換等處理方法，將核廢液分離成凈化液和濃縮液，從而達(dá)到廢水凈化的目的。有媒體報(bào)道，美國(guó)核電站排出廢水中的放射性比家用自來(lái)水還低，比含4%酒精的啤酒中的放射性小12倍，比牛奶小140倍。

無(wú)論是放射性廢氣還是廢液，在處理后排放前，都要經(jīng)過嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)。自1984年中國(guó)建造第一座核電站開始，國(guó)家對(duì)核安全的重視就從未放松過，制定了一套完整的核安全監(jiān)督管理體系：成立專門的核安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)；建立完全與國(guó)際接軌的核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系；對(duì)所有核電站實(shí)施安全許可證制度，安全許可證發(fā)放后，繼續(xù)對(duì)核電站的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行實(shí)施全程安全監(jiān)督；國(guó)家核安全局在我國(guó)的四個(gè)地區(qū)建有監(jiān)督站，對(duì)所有運(yùn)行或在建的核電站實(shí)行24小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。20年來(lái)監(jiān)測(cè)證明，我國(guó)核電站一直都是安全運(yùn)行的。

乏燃料后處理中試廠

2.對(duì)固體廢物有嚴(yán)格的管理

核電站運(yùn)行中產(chǎn)生的放射性固體廢物，主要包括沾污的設(shè)備、廢樹脂器具和勞保用品等。這些廢物經(jīng)壓縮減容打包后貯存在廢物暫存庫(kù)。

為增加核電站廢物暫存庫(kù)的利用空間，低中放射性固體廢物的處置首先就是要實(shí)施壓縮、焚燒等減容措施。專家介紹說，“利用一般的壓縮機(jī)，把可壓縮的廢物體積減小到原來(lái)的1/6-1/3；利用一二千噸的超高壓壓縮機(jī)，連鋼鐵金屬制品、混凝土塊也可以進(jìn)行壓縮減容。一個(gè)裝滿廢物的200升金屬桶，用超高壓壓縮機(jī)一次，就變成了一個(gè)餅塊。這樣就增加了廢物暫存庫(kù)的存儲(chǔ)空間?！?/p>

焚燒也是一個(gè)道理，將可燃的低中放射性固體廢物燒成灰，可以獲得很大的減容比。焚燒產(chǎn)生的尾氣同樣要經(jīng)過凈化，監(jiān)測(cè)達(dá)標(biāo)后才可以排放，保證不會(huì)污染環(huán)境、有害健康。

由低中放廢液蒸發(fā)后產(chǎn)生的濃縮物、殘留液以及低中放固體廢物焚燒后產(chǎn)生的灰燼，聚集較多的放射性核素，為了不讓它們擴(kuò)散開來(lái)，采用水泥固化、玻璃固化等方法非常有效。核電站最常用的辦法是水泥固化法。把放射性廢物按特定的配方澆鑄在水泥泥漿中，凝固成堅(jiān)硬的水泥固化體后，封裝在密閉容器中永久封存，等待最終處置。

深埋是核廢物的最終歸宿

為放射性核廢物選定一個(gè)合適的處置場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)處置，與人類的生活環(huán)境長(zhǎng)期有效隔離，是目前國(guó)際公認(rèn)核廢物處置方式。

現(xiàn)在，世界上已建造了100多個(gè)低中放固體廢物處置場(chǎng)，我國(guó)已建有兩座，分別是位于甘肅的西北處置場(chǎng)和廣東的北龍?zhí)幹脠?chǎng)。西北處置場(chǎng)建成于1998年，規(guī)劃容量為20萬(wàn)立方米，首期建成處置容量2萬(wàn)立方米。2000年建成的廣東北龍?zhí)幹脠?chǎng)，規(guī)劃容量為8萬(wàn)立方米，首期建成8800立方米。

在國(guó)防科工局會(huì)同有關(guān)部門編制的《我國(guó)低、中水平放射性固體廢物區(qū)域處置場(chǎng)的規(guī)劃》中提出，2020年前，在全國(guó)規(guī)劃和建造華南、華東、西北、西南和北方5個(gè)低中放廢物處置場(chǎng)，規(guī)劃建設(shè)總?cè)萘?5萬(wàn)立方米，基本形成與核能產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展相適應(yīng)的廢物處置布局。

和火力發(fā)電站要不斷加煤一樣，當(dāng)核電站的核燃料維持不了一定的功率時(shí)，也需要更換。這些被換下來(lái)的核燃料叫乏燃料。通俗地說，乏燃料有點(diǎn)類似于火力發(fā)電站中的“煤渣”，但乏燃料還不是核廢料，因?yàn)樵诋?dāng)今世界核電技術(shù)下，核燃料都只燃燒了3%左右，97%的乏燃料經(jīng)過處理后還會(huì)分離出有用的核材料可再次循環(huán)利用。乏燃料處理過程中產(chǎn)生的一小部分廢液，由于放射性強(qiáng)度特別高、釋放的熱量大、毒性大，被稱為高放廢液，是人們常說的高放廢物。

對(duì)于高放廢物處置，我國(guó)《放射性污染防治法》中明確規(guī)定，“對(duì)高水平放射性固體廢物實(shí)行集中的深地質(zhì)處置”?！熬拖癜牙匣㈥P(guān)進(jìn)了籠子里，深地質(zhì)處置庫(kù)可以牢固地把壽命長(zhǎng)、毒性高的高放射性廢物長(zhǎng)期禁錮在地牢中?！睂＜医o我們作了形象的比喻。

但在哪里建這個(gè)堅(jiān)不可摧的“地牢”可是大有學(xué)問。高放廢物處置庫(kù)要建在地下幾百米深的穩(wěn)定地質(zhì)層上，地質(zhì)條件要符合沒有裂隙、斷層、地震和火山活動(dòng)，沒有地下水流的要求，這樣才可以保證上萬(wàn)年，甚至數(shù)十萬(wàn)年與生物圈的安全隔離。

專家介紹，目前我國(guó)高放廢物處置庫(kù)選址工作處于區(qū)域預(yù)選對(duì)比研究階段，還未進(jìn)入場(chǎng)址預(yù)選階段，主要在從事基礎(chǔ)地質(zhì)研究和技術(shù)準(zhǔn)備工作。

資料顯示，早在1986年，我國(guó)已篩選出西北、華東、華南、西南和內(nèi)蒙古等五大片區(qū)作為高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)預(yù)選區(qū)域。

專家指出，“經(jīng)過研究對(duì)比，西北地區(qū)甘肅北山預(yù)選區(qū)雖是目前考慮的高放廢物處置庫(kù)重點(diǎn)預(yù)選區(qū)，但選址研究工作起步早，至今已過去25年，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)條件變化巨大，同時(shí)考慮到我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的大國(guó)，場(chǎng)址審批至少需要有兩個(gè)預(yù)選區(qū)的場(chǎng)址供選，我們還要盡快開展第二個(gè)預(yù)選區(qū)的選擇才行。”

我國(guó)提出將在2050年前后建成高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)，可以說已經(jīng)相當(dāng)緊迫。記者看到，在2006年發(fā)布的《高放廢物地質(zhì)處置研究開發(fā)規(guī)劃指南》中，明確了深地質(zhì)處置開發(fā)的主要技術(shù)路線和開發(fā)的設(shè)想。開發(fā)和建設(shè)時(shí)間分為三個(gè)階段：2006-2020年，是試驗(yàn)室研究開發(fā)和處置庫(kù)選址階段；2021-2040年，是地下試驗(yàn)階段；2041-2050年，是原型處置庫(kù)驗(yàn)證與處置庫(kù)建設(shè)階段。

核廢物處置雖是核電產(chǎn)業(yè)鏈的末端環(huán)節(jié)，但卻是事關(guān)核電安全和環(huán)保的重大問題，是確保核能產(chǎn)可持續(xù)科學(xué)發(fā)展的重大問題，更是與公眾健康、環(huán)境安全密不可分的重大問題，值得高度重視。搞好核廢物處理處置，實(shí)現(xiàn)包括核資源、核燃料循環(huán)、核電站、后處理和核廢物處置等在內(nèi)的核電產(chǎn)業(yè)鏈科學(xué)發(fā)展，才能讓核電這種經(jīng)濟(jì)、安全、高效、清潔的能源，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)氣候變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)科技創(chuàng)新等領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮重要作用，作出重大貢獻(xiàn)。

下一步要加快推進(jìn)核廢料管理立法進(jìn)程，轉(zhuǎn)變政府職能，完善管理體制與決策機(jī)制，建立穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)渠道，確保研發(fā)經(jīng)費(fèi)，建設(shè)一支穩(wěn)定的高素質(zhì)專業(yè)人才隊(duì)伍，加強(qiáng)與公眾的溝通，獲得支持和信任，通過加強(qiáng)國(guó)際合作加速我國(guó)在此領(lǐng)域的研發(fā)步伐我們的核工業(yè)管理部門和科技工作者還有很多工作要做，任重而道遠(yuǎn)。