中國原子能科學(xué)院研究員羅上庚：處理好的核廢物 輻射小于X光

◎本刊記者 季天也

中國原子能科學(xué)院研究員羅上庚：處理好的核廢物 輻射小于X光

◎本刊記者 季天也

儲存在去離子水中以隔絕熱能和放射性的乏燃料

如同生物代謝一樣，任何工業(yè)生產(chǎn)都免不了產(chǎn)生“排泄物”，核電站也不例外。但相比之下更令人擔(dān)憂的是，核電站的“排泄物”——核廢物帶有放射性，對生物和環(huán)境的殺傷力和持續(xù)影響都非同小可。隨著核電站的運(yùn)轉(zhuǎn)，這些不斷產(chǎn)生的核廢物怎樣處置才能確保安全？《環(huán)境與生活》就此采訪了中國原子能科學(xué)院研究員羅上庚。

存放固化的核廢物所用的黃色不銹鋼桶

核電站產(chǎn)生的廢物往往帶有放射性，那么，核廢物的產(chǎn)生量有多大？能否實(shí)現(xiàn)安全處置？核電站的流出物安全嗎？這是許多人關(guān)注的問題。5月23日，在公共外交文化交流中心舉辦的講座上，中國原子能科學(xué)院研究員羅上庚給聽眾進(jìn)行了講解，并接受了《環(huán)境與生活》的采訪。

核電站產(chǎn)生的廢物比其他工業(yè)廢物少

羅上庚教授說，人類的生產(chǎn)和生活活動都免不了產(chǎn)生廢棄物，核電站也不例外。從鈾礦石開采、加工成核燃料元件，送到核反應(yīng)堆發(fā)生核裂變反應(yīng)，釋放出大量能量發(fā)電，再后處理用過的燃料元件（乏燃料），這個過程產(chǎn)生的核廢物，比起其他工業(yè)活動來說，人均廢物產(chǎn)生量要低得多。羅上庚教授以核電大國法國舉例，法國是世界上核電大國，近8成電力來自核能。法國工業(yè)廢物總量均攤到每個人是3000公斤/年，其中有毒廢物是100公斤/年，作為有毒廢物之一的放射性廢物，只占其中的1%，也就是1公斤/年，而高放射性廢物又只占放射性廢物的1%（10克/年）。由此可見，核廢物的產(chǎn)生率是相當(dāng)?shù)偷?，并且，各國還在貫徹“廢物最小化”原則，努力降低核廢物的產(chǎn)生量。

用“鐵籠”和“地牢”封存高放廢物

負(fù)責(zé)世界各國核技術(shù)合作和安全監(jiān)管的國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA），根據(jù)放射性強(qiáng)度和半衰期，將放射性廢物由低到高分成6個等級：免管廢物（EW）、極短壽命廢物（VSLW）、極低水平放射性廢物（VLLW）、低水平放射性廢物（LLW）、中等水平放射性廢物（ILW）和高水平放射性廢物（HLW）。

免管廢物的放射性微乎其微，是不需要按放射性廢物來管控的廢物。這類放射性廢物只需要按普通工業(yè)污染物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行常規(guī)處理后，便可以直接向外界排放。IAEA規(guī)定，免管廢物對個人的有效劑量不超過10微希/年。這個數(shù)值非常小，拍一張X光片的輻射劑量就能達(dá)到200～300微希。

極短壽命廢物的放射性水平高于免管廢物，不能直接當(dāng)作普通工業(yè)廢物處理，但它的半衰期極短，衰變速度非?？欤派湫栽诙虝r間內(nèi)就能下降到解控水平。因此這類放射性廢物的處理措施是先封存一段時間，讓它自行衰變，等其放射性水平減弱到免管水平后，就可以按免管廢物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。這類廢物如核醫(yī)療中常用的碘-131、锝-99m等。

一個裝有高放廢物的儲存罐經(jīng)水路送達(dá)日本青森縣六所村乏燃料處置場

極低放射性廢物的放射性水平很低，處置起來相對寬松，有些國家如美國、英國等國允許其在環(huán)保部門批準(zhǔn)后，送到工業(yè)垃圾填埋場進(jìn)行填埋。低放廢物和中放廢物需要保證安全隔離三五百年，多數(shù)國家采取近地表處置。處置庫選擇地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、水文地質(zhì)條件好的場址，經(jīng)過安全論證和環(huán)境評價，獲得許可證后才能批準(zhǔn)建設(shè)。處置庫需有厚達(dá)2～5米、由不同材料組成多層結(jié)構(gòu)覆蓋層，防止風(fēng)化、透水、植物扎根、動物打洞、打井、開礦等各種可引起處置庫破壞的活動。處置庫裝滿后，這個場所就要封閉，封閉并不等于萬事大吉，而是進(jìn)入持續(xù)監(jiān)控和定期維護(hù)階段。核電站運(yùn)行只產(chǎn)生低、中水平放射性廢物，所含的主要核素為鈷-60（半衰期5.27年）和銫-137（半衰期30年），按半衰期來算，300年隔離之后，已經(jīng)過了10～15個半衰期的衰變，放射性水平已經(jīng)降到了原來的千分之一到十萬分之一。這時候，即使有放射性泄漏釋放到環(huán)境中去，影響也就微不足道了。

羅上庚教授介紹，高放廢物產(chǎn)生于乏燃料后處理，或者是要直接處置的乏燃料。別看高放廢物只占核廢物的1%，其放射性甚至比其余99%的核廢物還要高，同時它還不斷釋放大量的熱能，其所含的核素，有的半衰期很長（億年以上）、毒性很大。對于高放廢物，必須采取500～1000米的深地質(zhì)處置， 用多重屏障實(shí)現(xiàn)安全隔離萬年以上。目前瑞典和芬蘭已找到了高放廢物處置場址，預(yù)期在近十年內(nèi)可建成高放廢物處置庫。美國、法國和中國等許多國家都處在選址階段。羅上庚教授風(fēng)趣地說，提起高放廢物，有的人“談虎色變”。人所共知，老虎會吃人，但把老虎關(guān)在“鐵籠”中是很安全的，家長們喜歡領(lǐng)著孩子去動物園看老虎，沒有誰擔(dān)心老虎吃人的問題。如果把高放廢物裝在“鐵籠”中，再把“鐵籠”禁固在“地牢”里，高放廢物不也就安全了嗎？

核廢物處理有多種可靠技術(shù)

美國華盛頓州漢福特核廢物處理場圍欄上掛著警告標(biāo)志　

用來存放低放廢物的近地表處置場

美國加州中部海岸代阿布洛峽谷核電站的干式鋼桶，一般用來儲存在燃料池中冷卻了至少一年的高放廢物。

羅教授介紹，核廢物比較特殊，一般的物理、化學(xué)招數(shù)都不能改變它的放射性特性，只能靠核素自身的不斷衰變，來逐步降低其放射性。俗話說“魔高一尺，道高一丈，孫悟空逃不出如來佛的手掌心”，依靠現(xiàn)代技術(shù)，核廢物可以被人類管制得服服貼貼。我國對核廢物采取“減少產(chǎn)生、分類收集、凈化濃縮、減容固化、嚴(yán)格包裝、安全運(yùn)輸、就地暫存、集中處置、控制排放、加強(qiáng)監(jiān)測”的原則。具體到核電站的“三廢”（廢水、廢氣、固廢），已成功開發(fā)了許多處理措施。對于廢氣的處理，核電站設(shè)置有針對性的氣體過濾裝置，專門“抓捕”廢氣中的放射性核素、顆粒物和氣溶膠。比如有放射性碘廢氣的場所，配上碘過濾器；在放射性氣溶膠高的場所，用氣溶膠過濾器。高效微粒過濾器（HEPA）對空氣中0.3微米以上尺寸的顆粒物可達(dá)到99.97%的過濾效率。凈化過濾后的廢氣，經(jīng)檢測才由高煙囪排放到大氣中。

廢液的處理方法和常規(guī)的水質(zhì)凈化原理相似。首先根據(jù)放射性成分的不同，通過物理過濾、化學(xué)沉淀、蒸發(fā)、離子交換、反滲透、超濾等手段，對廢液作凈化處理，達(dá)標(biāo)之后才允許排放到外界環(huán)境中去。濃縮物、殘?jiān)?、泥漿等聚集放射性物質(zhì)的成分，則要摻入水泥、瀝青或塑料中去進(jìn)行固化處理（目前普遍采用水泥固化）。高放廢液則要用玻璃固化處理。

低、中放固體廢物一般通過焚燒或壓縮等辦法作減容處理，封裝在容積200或400升的金屬桶中，最后按廢物等級分類處置。高放固體廢物則先要冷卻20～50年后才能送去處置。

全球核廢物處置庫有上百座

羅教授介紹，全球低、中放廢物的處置庫數(shù)量已有百多座，各國因地制宜，形式多種多樣，如法國芒什近地表處置場和奧布近地表處置場、德國莫斯萊本廢鹽礦處置庫、瑞典濱海處置庫、韓國月城處置庫、芬蘭洛維薩處置庫和奧基洛托處置庫、日本的六所村近地表處置庫和我國西北處置庫及廣東北龍?zhí)幹脦斓鹊?。對于高放廢物的處置，由于要求極高，目前世界上僅美國建成了一個深地質(zhì)處置庫用于處置超鈾廢物。

在鼻咽癌的治療中，調(diào)強(qiáng)放射治療是一種有效的治療方法。調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)，早在上個世紀(jì)就已經(jīng)產(chǎn)生，隨著人們認(rèn)識的不斷提升，以及這項(xiàng)技術(shù)的日益發(fā)展進(jìn)步，目前在很多腫瘤的放射治療中，都采用了調(diào)強(qiáng)放射治療的方法。該技術(shù)特點(diǎn)是，其從三維角度獲取靶區(qū)形狀，根據(jù)預(yù)先設(shè)定方式調(diào)整每個照射野的輸出劑量，進(jìn)而得到和治療靶區(qū)適形的照射劑量三維分布，減少對正常組織的不良影響[9-10]。同時，靶區(qū)的治療劑量能夠得到提高，在減少并發(fā)癥的同時，也能夠使腫瘤治療效果得到改善，患者的生活質(zhì)量也能夠得到提高。在他人研究中，采用這種方法治療鼻咽癌患者，總有效率為94.22%，副反應(yīng)率為11.28%，證明了該方法的有效性和安全性。

一輛載有美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室超鈾廢物的卡車，開往位于新墨西哥州南部的核廢物隔離中間試驗(yàn)工廠。洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室以研制出世界第一顆原子彈而聞名于世。

2009年國際原子能機(jī)構(gòu)廢物分類體系

對于核電站的乏燃料，少數(shù)國家確定了直接處置路線，而中國和英、法、俄、日及印度等國家對乏燃料采取的是后處理路線，還有不少國家抱以“等著瞧”的態(tài)度。

從核反應(yīng)堆中卸下來乏燃料，不僅含有核反應(yīng)產(chǎn)生的钚，還有一部分沒用完的易裂變核素鈾-235，還有許多可轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兒怂氐拟?238，這些都是寶貴的財富。經(jīng)后處理方式，回收鈾、钚等高價值的核素，還能繼續(xù)用來發(fā)電。所以，為了充分利用鈾資源，減少對鈾礦的需求，后處理路線（也稱閉路循線）被作為上策選擇。

確保核電站流出物的安全

羅上庚強(qiáng)調(diào)，核電站向外排放廢氣和廢液，不是隨隨便便排出去的。廢氣和廢液的排放口都要經(jīng)過嚴(yán)格選擇，不允許設(shè)在國標(biāo)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中定義的Ⅰ類和Ⅱ類水源流域；向外排放的放射性核素要進(jìn)行總量和濃度雙重控制；核電站在排放管道上裝有連續(xù)監(jiān)測和取樣分析監(jiān)測設(shè)備，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)會觸發(fā)報警和（或）自動阻斷排放；在核電站周邊環(huán)境中設(shè)置許多監(jiān)測點(diǎn)；此外還有定期進(jìn)行報告和評價等制度。我國《放射性污染防治法》和國務(wù)院《放射性廢物安全管理?xiàng)l例》，對核電站排放和放射性廢物管理都有明確規(guī)定。

羅上庚指出，我國核電站運(yùn)行一二十年以來的實(shí)踐證明，廢氣和廢水的排放沒有給環(huán)境帶來可察覺的負(fù)面影響。秦山核電基地已有7臺機(jī)組在運(yùn)行，最早建的一臺已運(yùn)行20多年。給當(dāng)?shù)丨h(huán)境增加的輻射劑量不到10微希/年，而我國平均天然本底輻射為2.4毫希/年，核電站帶來的輻射劑量不到天然本底輻射的0.5%。

本欄目責(zé)編/季天也jtyair2013@vip.163.com

芬蘭正在修建的乏燃料處置庫，被命名為“Onkalo”，意思是掩藏之所。該處置庫竣工后將是全球第一個乏燃料最終處置庫，來自芬蘭各個核反應(yīng)堆的乏燃料將被密封至少10萬年。

【環(huán)境百科】

放射性廢物管理等級

免管廢物（EW）：放射性微乎其微，不論是按常規(guī)方式處理還是循環(huán)利用，都不用按放射性標(biāo)準(zhǔn)來要求，也稱豁免廢物。如果一種放射性廢物在處理過程中給人造成的有效輻射劑量不超過10微希/年，就可以劃入這一類別。

極短壽命廢物（VSLW）：放射性高于免管水平、只含有半衰期較短（小于100天）核素的放射性廢物。這類廢物放射性稍高，但持續(xù)時間不長，因此排放之前先進(jìn)行短期儲存，待放射性下降到免管水平，就可視為免管廢物進(jìn)行處理。

極低放射性廢物（VLLW）：放射性水平很低但必須做隔離防護(hù)。這類廢物產(chǎn)量相對較多，需要用淺層陸地掩埋方式處理。

低放射性廢物（LLW）：放射性水平高于VLLW但常規(guī)操作和運(yùn)輸時不需要屏蔽其輻射的放射性廢物，一般以接觸輻射劑量不超過2毫希/小時（1毫希=1000微希）為準(zhǔn)，需要做深度30米左右近地表填埋處置。

中等放射性廢物（ILW）：含有大量長半衰期核素、必須與生物環(huán)境隔絕數(shù)百年的放射性廢物，需要封存在幾十米到幾百米的中等深度地質(zhì)處置庫，對儲存設(shè)施的長期安全性要求較高。

高放射性廢物（HLW）：放射性強(qiáng)度極高、持續(xù)時間極長并持續(xù)釋放大量熱能的放射性廢物。主要來自用過的核燃料（乏燃料），需要500～1000米深的地下安全存放至少一萬年。

（田野/整理）