我國核電放射性廢物及其處置現(xiàn)狀分析

高彥鋒,石西森,呂 鋼

(中核清原環(huán)境技術(shù)工程有限責(zé)任公司，北京 100037)

放射性廢物，是指含有放射性核素或者被放射性核素污染，其放射性核素濃度或者比活度大于國家確定的清潔解控水平，預(yù)期不再使用的廢棄物。放射性廢物的典型特征持續(xù)時間長，可達萬年量級，且不可逆，只能采用包容、隔離和阻滯等處置方法，使其中的放射性核素?zé)o法進入人類可接近的環(huán)境，直至衰變到可接受的安全水平。它是核工業(yè)科研生產(chǎn)活動不可避免的伴生物。

目前，我國軍工放射性廢物在國家財政的支持下開展處置場的建設(shè)，能夠安全高效解決軍工放射性廢物處置需求。隨著核電的快速發(fā)展，我國核電產(chǎn)生的放射性廢物越來越多。據(jù)統(tǒng)計，截至2019年年底，我國大陸核電產(chǎn)生的放射性廢物量近2萬m3，已處置量不足0.2萬m3；大量核電廢物處于暫存狀態(tài)，部分核電廢物處于超期暫存。我國核電放射性廢物處置問題越來越受到廣泛關(guān)注。

本文在介紹我國核電放射性廢物現(xiàn)狀和處置進展情況的基礎(chǔ)上，進一步探討分析我國核電放射性廢物處理處置未來發(fā)展中可能出現(xiàn)的問題，借鑒國外成功做法，結(jié)合國內(nèi)已有實踐經(jīng)驗，提出合理化建議。

1 核電放射性廢物現(xiàn)狀

自1991年12月15日秦山核電廠投入運行以來，截至2020年4月，我國大陸在運核電機組共計47臺，在建核電機組達15臺。目前，我國核電廠主要分布在浙江、廣東、福建、江蘇、遼寧、廣西、山東等省份，其中浙江、廣東、福建三省為我國的核電大省，三省在運核電機組共33臺。

1.1 核電廢物來源

核電站產(chǎn)生的放射性廢物，分為核電站運行期廢物和核電站退役產(chǎn)生的廢物；核電站運行期廢物來自于核電廠的運行和維修過程中的樹脂、防護用品等，分為高放廢物和低放廢物，具體如圖1所示；核電站退役產(chǎn)生的廢物，分為低放廢物和極低放廢物。低放廢物一般采用近地表處置。

圖1 核電站運行期廢物分類示意圖Fig.1 Schematic diagram of waste classification during operation of nuclear power plant

1.2 核電廢物量估算

核電廢物的產(chǎn)生量不僅與機組規(guī)模相關(guān)，同時還與機組堆型、廢物減容水平、管理水平相關(guān)。我國已建或擬建的核電機組機型種類繁多、各堆型服務(wù)壽期不同，再循環(huán)、再利用水平以及減容措施、管理水平差異，造成產(chǎn)生的廢物量、類型、核素組成有一定差異，對各核電廠廢物產(chǎn)生量作一個較確切的預(yù)測難度較大。

1.2.1 運行廢物估算原則

根據(jù)核電廠的經(jīng)驗，在正常運行階段的放射性廢物產(chǎn)生量可以按照兩種不同方式進行估算：一是按年均實際產(chǎn)生量對機組的廢物量進行估算，目前年均廢物量50～100 m3；二是對新建核電機型的廢物量按照設(shè)計值和預(yù)期值估算(即運行的前5 a和退役前5 a按照設(shè)計值估算，中間運行階段按照預(yù)期值估算)[1]。按照我國核電放射性廢物最小化要求，在不考慮機組堆型等差異情況下，單臺百萬千瓦級壓水堆機組年均廢物量50 m3考慮。

1.2.2 退役廢物估算原則

對于退役期廢物，每臺核電機組退役時產(chǎn)生的廢物量與其運行歷史、事故工況、退役技術(shù)水平、管理水平等因素密切相關(guān)。目前，世界各國已退役的核電機組退役廢物量在不同國家間、甚至在同一國家內(nèi)都差別較大。根據(jù)國外的相關(guān)經(jīng)驗，每臺核電機組退役時將產(chǎn)生約7000 m3放射性廢物[1]。同時，根據(jù)國外核電機組退役經(jīng)驗，核電機組退役一般就地安全貯存一段時間后再開展拆除退役工作[2]，考慮10年就地安全貯存后，20年完成機組退役。

1.2.3 廢物量估算

考慮核電機組延壽因素，2050年前不會產(chǎn)生退役廢物。按目前在運、在建機組共62臺計算，全國每年產(chǎn)生的低放廢物量約3100 m3，累計低放廢物總量約10萬m3；如果按有關(guān)機構(gòu)預(yù)測的2035年全國核電總規(guī)模1.5億kW推算，按照每年新建6臺機組考慮，至2050年在運機組將達到128臺，屆時核電低放廢物每年產(chǎn)生量會達到6300 m3，低放廢物累計總量將接近17萬m3。

2050年后陸續(xù)有核電機組退役，2100年以后退役產(chǎn)生的低放廢物數(shù)量將大幅增加，預(yù)計2100年累計廢物量約54萬m3，2125年累計廢物量達到100萬m3。見圖2。

圖2 我國大陸核電廢物量估算年度分布圖(按2035年全國核電總規(guī)模1.5億kW)Fig.2 Estimated annual distribution of radioactive waste quantity in Chinese mainland (based on 150 GWe of the total installed capacity of nuclear power in 2035)

1.3 核電廢物處置情況

目前，核電所產(chǎn)生的放射性廢物量約2萬m3，主要在核電廠內(nèi)暫存。2017—2019年，秦山核電基地1 985.19 m3廢物運至西北低中放固體廢物處置場處置；截至2019年年底，廣東北龍低中放固體廢物處置場已接收大亞灣核電和嶺澳核電廢物約2526.44 m3。近兩年，部分核電站可燃放射性廢物已陸續(xù)外運至西北地區(qū)集中暫存，后續(xù)擬采取集中焚燒處理方式。

2 我國處置現(xiàn)狀

1992年，國務(wù)院頒布“關(guān)于我國中、低水平放射性廢物處置的環(huán)境政策”(簡稱45號文)，提出：核電站產(chǎn)生的中、低水平放射性廢液固化體和中、低水平放射性固體廢物的暫存年限暫定為5年；建造區(qū)域性中、低水平放射性廢物處置場；中國核工業(yè)總公司負責(zé)中、低水平放射性廢物區(qū)域處置場的選址、建造和運營[3]。

1995年，中國核工業(yè)總公司根據(jù)45號文成立了中核清原環(huán)境技術(shù)工程有限責(zé)任公司，專業(yè)從事放射性廢物處置業(yè)務(wù)。在原國防科工委接管中國核工業(yè)總公司的政府職能后，中核集團不再履行在放射性廢物處置場選址、建造和運營等方面的職責(zé)。

隨著我國核電事業(yè)快速發(fā)展，核電廢物日積月累，核電放射性廢物處置問題日益受到廣泛關(guān)注。為解決核電廢物處置問題，保障核電可持續(xù)發(fā)展，近期，國家提出“區(qū)域處置”與“集中處置”并行的處置政策。

2.1 現(xiàn)有處置設(shè)施情況

我國現(xiàn)有三個近地表處置場，分別為西北低中放固體廢物處置場，廣東北龍低中放固體廢物處置場，飛鳳山低中放固體廢物處置場(見表1)。

表1 我國現(xiàn)有近地表處置設(shè)施一覽表Table 1 Near-surface disposal facilities in operation in China

2.2 區(qū)域處置推進情況

我國原計劃在華南、華東、西北及西南等地區(qū)建立區(qū)域性處置場用來處置區(qū)域內(nèi)低放廢物，但實際進展不理想。1992年區(qū)域處置政策中傳統(tǒng)意義上的“區(qū)域”劃分已與目前核電廠址格局形成了一定程度的不協(xié)調(diào)[4]，為此，國家相關(guān)部委提出在核電大省建設(shè)處置場。近年來，有關(guān)單位正在浙江、福建、廣東、遼寧等省份積極推進處置場相關(guān)工作。

2.3 集中處置進展

甘肅省是我國重要的核工業(yè)基地，民眾對核工業(yè)有著深刻理解和大力支持，發(fā)展核產(chǎn)業(yè)有良好的社會基礎(chǔ)。甘肅也是國內(nèi)目前唯一以立法方式明確愿意接收外省市放射性廢物的地區(qū)，政府一直積極扶持核產(chǎn)業(yè)。中核集團通過場址比選，確定金塔一處場址適宜建設(shè)百萬m3處置容量的處置場，甘肅省近期已經(jīng)明確表態(tài)支持。

3 核電廢物處置現(xiàn)狀分析

當前，國家已提出區(qū)域處置與集中處置并行的政策，對于解決核電放射性廢物處置有明顯的促進作用。根據(jù)我國核電發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合核電廢物現(xiàn)狀、廢物量估算以及目前處置場建設(shè)布局，核電廢物處置仍會面臨一些問題。

3.1 核電廢物主要集中在退役階段，處置布局應(yīng)與廢物處置需求協(xié)調(diào)

根據(jù)核電廢物量估算，我國核電廢物量明顯劃分為三個階段：

第一階段是2050年前，在此階段無退役產(chǎn)生的廢物，本階段廢物年產(chǎn)生量在2350～6300 m3范圍內(nèi)，至2050年累計廢物量在10萬～17萬 m3。

第二階段是2050年至2100年，在此階段，核電機組逐步退役，年產(chǎn)生廢物量有明顯變化，至2090年左右，部分機組完成退役后，年產(chǎn)生廢物量下降。此階段廢物年產(chǎn)生量在6000～9000 m3范圍內(nèi)，至2100年累計廢物量達到約54萬m3。

第三階段是2100年后，此階段大量核電機組進入退役階段，年產(chǎn)生廢物量呈上升趨勢，此階段廢物年產(chǎn)生量在6500～33 000 m3范圍內(nèi)，至2125年累計廢物量達到約100萬 m3。

整體而言，我國核電廢物在運行階段整體廢物量較小，大量核電廢物產(chǎn)生于退役階段。

以現(xiàn)有處置場為例，在單臺吊車碼放400 L標準廢物桶時，能夠?qū)崿F(xiàn)年均處置量7000 m3?？梢?，建設(shè)一座足夠容量的處置場，并適時增加吊裝碼放設(shè)備，能夠滿足我國核電廢物處置需求，一段時期內(nèi)，集中處置可能是主要解決方案。當然，考慮到退役中廢物量大、非標大件等，不宜長距離運輸轉(zhuǎn)移，適當時機可考慮在核電集中區(qū)域建設(shè)處置場。

相關(guān)研究表明，單位體積廢物處置成本與處置量并非線性變化，如圖4所示，在年均處置廢物量500 m3以下時，單位體積廢物處置成本高企，在年均處置廢物量超過500 m3時，單位體積廢物處置成本變化趨于平緩。因此，處置場布局時有必要考慮在廢物處置需求有限的情況，應(yīng)避免處置場“遍地開花”，造成處置成本高企，通過控制處置場數(shù)量，既可實現(xiàn)保障核電廢物處置，也能減少對土地資源的長期占用。

另一方面，廢物處置具有公益性和長期安全責(zé)任，即便是近地表處置，也需考慮300年長期安全，應(yīng)切實保障安全責(zé)任落實。國內(nèi)外均高度重視廢物處置安全，對處置場運營單位有專業(yè)要求、財務(wù)要求。在處置資源有限的情況下，適宜集中專業(yè)資源，對處置場專業(yè)化管理，保障處置長期安全(見圖3)。

圖3 單位體積廢物處置成本與年處置量關(guān)系示意Fig.3 Relationship between waste disposal cost per unit volume and annual disposal capacity

3.2 依托處置場建設(shè)集中處理設(shè)施的探討

國外低放廢物處理模式主要有兩種。一是隨堆建設(shè)處理設(shè)施，對可以在廠內(nèi)處理的廢物進行處理。對于廠內(nèi)不能處理的廢物，送至專業(yè)處理廠處理，例如，捷克的Dukovany核電廠將可壓縮廢物送至斯洛伐克進行超壓處理，將可燃廢物送至瑞士的Studvisk焚燒處理，美國部分核電廠將放射性廢樹脂送至Erwin進行集中處理。二是集中式廢物處理中心，中心建設(shè)有多種先進高效的處理設(shè)施，可對區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的多種廢物進行集中處理。例如，美國橡樹嶺集中式廢物處理中心可對區(qū)域內(nèi)的低放廢物進行超壓、焚燒、金屬熔融等處理[5]。

隨著放射性廢物處理技術(shù)的發(fā)展，在已有核電中采用新的放射性廢物處理技術(shù)改造成本高，且單一核電內(nèi)廢物量小，如建設(shè)焚燒、蒸汽重整等設(shè)施，存在設(shè)施開工率低、運行不經(jīng)濟等缺點，借鑒國外經(jīng)驗，可采用依托處置場建設(shè)集中處理設(shè)施的方式。

對于集中處理，涉及未整備廢物的長途運輸，需要妥善解決廢液、樹脂等廢物的運輸容器及運輸許可等放射性廢物轉(zhuǎn)移問題。

3.3 核電廢物處置資金保障及費用管理機制缺失

《核安全法》第四十八條規(guī)定：“核設(shè)施營運單位應(yīng)當按照國家規(guī)定繳納乏燃料處理處置費用，列入生產(chǎn)成本。核設(shè)施營運單位應(yīng)當預(yù)提核設(shè)施退役費用、放射性廢物處置費用，列入投資概算、生產(chǎn)成本，專門用于核設(shè)施退役、放射性廢物處置。具體辦法由國務(wù)院財政部門、價格主管部門會同國務(wù)院核安全監(jiān)督管理部門、核工業(yè)主管部門和能源主管部門制定?！?/p>

目前，國家已設(shè)立乏燃料處理處置基金，《核電廠建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法》 (NB/T 20048—2011)中要求核電廠建設(shè)項目經(jīng)濟評價中計入核電廠的“中低放廢物處置費”和“退役基金”，我國對放射性廢物處置資金保障方式類似于美國，由放射性廢物產(chǎn)生單位自行管理，但取費標準、監(jiān)督管理辦法有所不足。

相比于其他核設(shè)施，放射性廢物處置設(shè)施放射性廢物處置需考慮長達數(shù)百年甚至千年監(jiān)護，需要大量投資，但不產(chǎn)生經(jīng)濟效益，具有較明顯的公益性質(zhì)，合理及穩(wěn)定的資金保障有利于保障放射性廢物長期安全。

同時，需要注意的是，處置費用除了考慮處置場建設(shè)和廢物處置作業(yè)所需費用、長期安全監(jiān)護費用，還需考慮場址情況動態(tài)開展有關(guān)環(huán)境評價、安全分析、關(guān)閉策略等工程試驗等研究費用、公眾宣傳費用及生態(tài)補償費用等。

3.4 公眾宣傳和科普力度不夠

公眾溝通是全世界核工業(yè)發(fā)展面臨的共同問題。由于公眾對放射性廢物理解不夠，或者夸大放射性危害等原因，“鄰避效應(yīng)”成為放射性廢物處置設(shè)施選址的重要制約因素，甚至導(dǎo)致放射性廢物處置設(shè)施“流產(chǎn)”，比較典型的是，韓國自1986年開始中低放廢物處置場的選址工作，至2004年間，歷經(jīng)9次選址失敗，原因主要是公眾對處置設(shè)施的安全不放心，對政府及核工業(yè)部門提出的激勵措施缺乏信心等。

我國多年來在核電科普與公眾溝通上開展了卓有成效的工作，但在放射性廢物管理方面，宣傳力度不夠，尤其是放射性廢物處置安全性、長期安全責(zé)任等方面，造成公眾、地方政府甚至一些業(yè)內(nèi)人士對放射性廢物處理處置存在誤解，不利于放射性廢物管理。公眾宣傳力度不夠也成為我國放射性廢物處置能力建設(shè)推進緩慢的重要因素。

4 建議

近期，國家針對核電廢物處置制定了區(qū)域處置與集中處置并行的政策，極大推動了核電廢物處置。同時，核電廢物處置在合理布局、資金保障、公眾宣傳等方面仍面臨問題，為解決上述問題，建議：

一是提高對放射性廢物處置的認識。放射性廢物處置與危廢處置存在差別，放射性廢物處置在設(shè)施關(guān)閉后，仍需數(shù)百年以上的安全監(jiān)護，相比運行安全，更應(yīng)關(guān)注關(guān)閉后長期安全及安全責(zé)任的落實。

二是根據(jù)核電發(fā)展規(guī)劃及處置需求，合理布局和建設(shè)處置場和處理設(shè)施，控制處置場數(shù)量，優(yōu)化場址資源和專業(yè)資源利用。核電廢物年均產(chǎn)生量有限，大量廢物集中在退役階段，核電運行階段廢物處置宜以集中處置為主，大量機組退役時，適當建設(shè)區(qū)域處置場滿足退役廢物處置需求。同時，依托處置場建設(shè)集中處理設(shè)施，有利于廢物最小化。

三是完善放射性廢物處置資金保障制度。建立健全放射性廢物處置費用管理辦法，為放射性廢物處置建設(shè)、運行、長期監(jiān)護以及科研、宣傳等工作提供資金保障。具體資金保障方式可以是建立放射性廢物管理基金，也可以明確處置取費標準后，在放射性廢物處置時收取。對于具體取費標準，放射性廢物處置具有公益性質(zhì)，可采用國家指導(dǎo)價為主，省地區(qū)指導(dǎo)價作為補充。

四是建立健全放射性廢物轉(zhuǎn)移管理相關(guān)辦法，包括生態(tài)補償辦法以及廢液、樹脂運輸相關(guān)許可辦法等。放射性廢物處置涉及到對處置場地長達數(shù)百年的占用，應(yīng)考慮對處置設(shè)施所在地的補償，類似生態(tài)補償中的禁牧補償；對于廢液、樹脂等廢物，國際上已有較成熟的最小化處理技術(shù)，通過完善廢液、樹脂等廢物運輸許可和運輸容器要求，有利于促進廢物集中處理，促進廢物最小化。

五是加強公眾宣傳，正確引導(dǎo)公眾認識放射性廢物處置，提高公眾對放射性廢物處置接受度。國內(nèi)外經(jīng)驗表明，現(xiàn)有低水平放射性廢物處置措施是對人類和環(huán)境安全的；放射性廢物處置具有公益性質(zhì)，同時，處置設(shè)施運營單位還需承擔放射性廢物處置長達數(shù)百年的安全責(zé)任。公眾宣傳應(yīng)加強對放射性廢物處置安全性、放射性廢物處置工作性質(zhì)的宣傳。