[科普中国]-核废物

简介

核废物是指含有α、β和γ辐射的不稳定元素并伴随有热产生的无用材料。研究表明，母亲在怀孕初期腹部受过X光照射，她们生下的孩子与母亲不受X光照射的孩子相比，死于白血病的概率要大50%。受放射性污染的人在数年或数十年后，可能出现癌症、白内障、失明、生长迟缓、生育力降低等远期效应，还可能出现胎儿畸形、流产、死产等遗传效应。

一台1000兆瓦核电站的年核废物中含有10公斤的镎-237和20公斤的锝-99，如以非专业人员允许的年接受辐射剂量率为标准，那么上述核废物即使贮存100万年，仍高出允许剂量的3000万倍!如果直接排放，需用6亿吨水稀释镎-237，用3000万吨水稀释锝，才符合环境要求，这是做不到的。

核废物的存放是举世瞩目的难题。目前常见的高放射性核废物，是采用地质深埋的方法。常见的矿山式处置库，位于300～1500米深处。若深部钻孔，如在花岗岩石中凿一个地下处置库，则要建在几千米深处。库的结构包括天然屏障和工程屏障，以防止废物中的放射性核素从包装物中泄漏，但很难保证在长达上百万年中包装材料不被腐蚀、 地层不变动。1

核废物来源核废物是含有放射性核素或被放射性核素所污染，其放射性核素的浓度或活度大于审管机构确定的清洁解
控水平并且预期不再使用的物质。生产、使用和操作放射性物质的部门和场所都可能产生核废物，其基本来源有7个方面：

(1)铀、钍矿山、水冶厂、精炼厂、浓缩厂、钚冶金厂、燃料元件加工厂等，也称核工业的前处理厂矿；

(2)各类反应堆(包括核电站、核动力船舰、核动力卫星等)的运行；

(3)乏燃料后处理工业活动；

(4)核废物处理、处置过程；

(5)放射性同位素的生产、应用与核技术应用过程,包括医院、大学和研究所的有关活动；

(6)核武器的研究、生产和试验活动；

(7)核设施(设备)的退役活动。

特性核废物主要产生于核工业厂矿和核电站,同位素和核技术应用所产生的核废物量少、核素半衰期短、毒性小。
核废物以固态、液态和气态形式存在,其物理和化学特性、放射性浓度或活度、半衰期和毒性可能差别很大。核废物与其他废物及其他有毒、有害物质有两大不同：

(1)核废物中放射性的危害作用不能通过化学、物理或生物的方法来消除，而只能通过其自身固有的衰变规律降低其放射性水平，最后达到无害化；

(2)核废物中的放射性核素不断地发出射线，有各种灵敏的仪器可进行探测,所以容易发现它的存在和容易判断其危害程度。

美国处理方法美国1986年准备把人烟稀少的尤卡山作为核废物存放点，当时科学家推测附近20公里处的一座火山在27万年前爆发过，到了1990年科学家把火山爆发距今的时间缩短为2万年，这使得该火山可能在核废物变得无害前恢复活动。美国科学家尼古拉斯·伦曾说：“应记住，在不到1万年以前，曾在今天的法国中部爆发过火山，在7千年前英吉利海峡还不存在，5千年前撒哈拉的大部分地区还是肥壤沃土。只有千里眼才能为20世纪的核废物选择一个不受干扰的永久性的贮存场所。”

中国处理方法我国已建好的西北处置场、华南处置场，是存放低、中放射性核废物的近地表处置场。对高放射性核废物我国目前还没有地质处置库，只能继续贮存。另外，我国军工还遗留下不少放射性核废物，加上今后要大力发展核电，专家们呼吁必须从战略、战术上重视和减少放射性废物，加强核废物的处置。

其他国家处理方法世界各地核电站每年产生约1万立方米核废物，存放低放射性(半衰期小于30年)的核废物不用深埋，地表下几十米即可，但也得层层设防。法国1996年建成第一座大型陆地核废料储存库，外形如一个小山丘，由140万吨砂岩、片岩、黄沙和泥土组成，第一层是植被，第二层是硬石层，第三层是沙子，第四层是防水沥青膜，第五层是排水层，第六层是覆盖在装有核废物的铁桶上的硬土石层。

核废物处理在环保和生态问题日益引起重视的今天，有关核废料的处理成为人们关注的重大课题之一。从反应堆取出的废核燃料中有由铀238转变成的钚239，这是宝贵的核燃料，因此首先要在核电站进行一定处理，再放在水池中贮存几个月，最后把它送往钚提取工厂将钚提出来。经提取后余下的为放射性废物，可以把它装罐密封后，埋在岩层中，也可以保存在地面上的贮存库内。还可以用反应堆的方法把长寿命的放射性废物转变成稳定的短寿命的同位素（正在试验中）。这些废物数量同火电厂排除的煤渣相比是微不足道的。到2000年，把全世界所有的核电站排出的废物堆在一起，建一座同游泳池一般大的贮存库，就可以全部装下。

核反应堆堆芯一般可运行30年。用完以后，一般是用混凝土把它们密封起来。这样做的好处是在核电站的旧址可以再安装新的反应堆，不必迁址。

后处理核废物后处理的主要任务是分离乏燃料中的铀和钚，将获取的高纯铀、钚进入燃料再循环。后处理是一个特殊的化学分离过程，主要是把乏燃料经酸溶解后最终分离出铀、怀和裂变产物等的过程。后处理是已在工业规模证明其为安全有效性的技术，上世纪70年代以来,在若干个国家成功运行，且技术还在不断改进中。

固化固化工艺是把用适当的材料将放射性废物包裹起来，以防止放射性核素的泄漏。固化的主要目的是改善与随后的处理步骤相关的安全性。目前，最广泛使用的固化介质是水泥或混凝土,但是沥青和有机聚合物也有应用。材料和它们的组合,如水泥/沥青、沥青/聚合物、玻璃和陶瓷材料也在某些设施中应用或在开发中。

地质处理核废物地质处置是利用天然屏障和人工屏障，将放射性废物与人类的生存环境隔离开来。对于不同的放射性废物可采用不同的地质处置方式，低放废物在地表或浅地表埋藏，而高放废物则要在距地表至少500m下进行深埋。浅地层埋藏处置是指地表或地下的具有防护覆盖的、有工程屏障或没有工程屏障的浅埋处置，埋藏深度一般在地面下50m以内。浅地层埋藏是处置中低放射物的主要方法，浅地层埋藏处置是为了将中低放固体废物限制在处置场范围之内，在其危险时间内防止对人类造成危害。2