由于高放废物的毒性大、寿命长,很少有哪个国家愿意把别国的高放废物存放或处置在自己的国土上,各核能大国都在研究开发自己的高放废物处置技术。我国核能工业要持续发展,也要依靠自己的力量在自己的国土上解决高放废物安全处置问题。自1985年以来,和世界大多数国家一样,我国选择了地质处置作为我国高放废物处置的主攻方向,开展了大量前期研究开发工作,但还有许多研究尚未开始,场址选择也只作了很初步的工作。2003年颁布的《
中华人民共和国放射性污染防治法》明确了我国高放废物和α废物(注:α废物指放射性固体废物中半衰期大于30年的α发射体核素的放射性比活度大于4×106Bq/Kg的放射性固体废物)实施集中的深地质处置这一基本政策,为高放废物处置指明了方向。继续深入开展高放废物地质处置研究工作,为我国核能可持续发展创造良好条件是非常必要的。
当前,我国核电进入了一个新的积极发展阶段。随着核电的发展,我国高放废物和α废物将会大量增加。为了能在本世纪中叶妥善解决高放废物安全处置问题,保护人类和环境,为核工业的可持续发展创造条件,我们必须从现在起,在已有工作的基础上,启动国家级高放废物地质处置研究发展规划,全面、系统和科学地部署研究开发工作。
二、国内外发展概况
2.1 国外高放废物地质处置概况
自美国科学家1950年提出高放废物地质处置的设想至今已有55年的历史。55年来,“地质处置”已从原来的概念设想、基础研究、地下实验研究,进入到处置库场址预选,少数国家已确定场址(芬兰于2001年确定奥尔基洛托场址、美国于2002年确定尤卡山场址)的阶段。尤其在过去10年,高放废物地质处置研究已取得重要进展。经济合作与发展组织核能机构(OECD/NEA)于 1999年出版的“国际放射性废物地质处置十年进展”一书综述了各国在法规、选址、场址评价、工程屏障、地下实验室、概念设计、性能评价、处置库建造、公众接受等方面取得的重要进展,主要表现在以下几方面:
2.1.1 法规标准的制定
法规和标准方面有了很大的发展。如在国际原子能机构(IAEA)的支持下,《乏燃料管理安全与放射性废物管理安全联合公约》已于2001年6月18日生效,至2005年8月已有34个国家成为缔约国;国际放射防护委员会(ICRP)出版了《固体放射性废物处置的辐射防护原则》(ICRP-64),《放射性废物处置的放射防护政策》(ICRP-77)和《适用于长寿命固体放射性废物处置的辐射防护原则》(ICRP-81);国际原子能机构也颁布了《高放废物地质处置安全要求》(WS-R-4)等一系列国际认同的非强制性放射性废物安全标准(RAWASS)。许多国家开展了高放废物处置战略、策略和多方案比较研究,有十多个国家提出了高放废物地质处置库的构想或规划,大部分规划正在实施中。
2.1.2 技术研究开发进展
在处置地质方面:前期研究开发工作主要集中在选址和场址评价研究。目前处置库的选址和场址评价工作进展较快的是美国和芬兰。美国已选定内华达州的尤卡山场址,并已完成场址评价工作。芬兰于2001年确定处置库场址,目前正在开展详细的场址评价工作。瑞典正在2处场址上开展场址评价工作。德国的选址工作早在60年代就已开始,场址评价施工了许多钻孔,还建造了深度为840m的地下实验室以评价场址的适宜性。法国选址工作始于1987年,至目前为止已研究了三处场址,并动工建造布儒(Bure)粘土地下实验室。
在处置化学方面:美国、德国等国家从上世纪六、七十年代开展研究工作,其目标是掌握规律,尽可能减少关键核素向生物圈的迁移。已在以下五方面开展了大量的工作:(1)核素形态:主要是处置环境下的水溶液化学,即核素的溶解、浸出,水解、络合、价态、氧化还原、核素形态等;(2)核素与介质的作用:包括地质及工程介质与核素的物理、化学反应;(3)特殊作用:高放废物地质处置中有许多特殊作用,如热-水-力-化学耦合作用,辐射分解作用,胶体、微生物、有机质、气体的作用、低浓界面化学等;(4)介质的化学行为:如围岩、包装材料、固化体的高温稳定性及长期抗腐蚀能力等;(5)核素迁移研究。
在工程技术方面:涉及设计技术、工程屏障技术、建造与运行技术等方面。表现在:(1)地下实验室的设计技术、建造技术日臻成熟,美国、加拿大、比利时、瑞典等国已建成了高放废物地质处置地下实验室,并进行了大量处置工程技术研究。在加拿大、瑞典、德国、瑞士、比利时等国花岗岩、岩盐或粘土岩中建造的地下实验室及其成功运行,提供了设计和建造技术的良好范例。(2)美国开发的在岩盐和凝灰岩中开挖和建造处置库的技术,在废物隔离示范设施(WIPP,主要用于处置国防超铀废物)的建造、运行和尤卡山高放废物处置库的研究开发中进行了验证。(3)工程屏障技术方面,正在开发的废物容器材料、容器结构设计、封装工艺、容器长期稳定性、高放玻璃固化体及乏燃料的抗浸出性能和长期稳定性研究、缓冲/回填材料筛选、配方及性能研究等,展现了丰富多样的阶段成果,如开展研究的废物容器材料有铜、钛、碳钢、球墨铸铁、镍基合金Alloy22等,各国将根据自己的国情和需求进一步开发合理、适用的工程屏障技术。普遍的趋势是许多国家越来越重视工程屏障的作用。(4)法国、美国、荷兰等国家制定法律要求考虑高放废物处置的可回取性或可逆转性,瑞典、瑞士、加拿大和英国的实施者为可回取性做了许多工作,正在开发过程中,目前尚未见到已公布的成熟技术。处置库运行、封闭、监管技术尚处于概念设计阶段。