第7部分：放廢物處理處置

1、放射性廢物處理與處置放射性廢物處理與處置20201010年年4 4月月哈爾濱工程大學哈爾濱工程大學矯彩山矯彩山放射性廢物處置放射性廢物處置 定義定義放射性廢物處置放射性廢物處置氣體氣體液體液體固體固體 經(jīng)過處理合格的廢氣或廢水排經(jīng)過處理合格的廢氣或廢水排放到大氣或水體的過程。放到大氣或水體的過程。 為了減少放射性廢物對為了減少放射性廢物對人類和環(huán)人類和環(huán)境境的危害，把經(jīng)過整備處理的放射的危害，把經(jīng)過整備處理的放射性廢物放置在一個性廢物放置在一個不可回取的不可回取的、有有多重屏障多重屏障的專門設施中，保證放射的專門設施中，保證放射性核素衰變到安全水平之前與人類性核素衰變到安全水平之前與人類生物圈

2、隔離所采取的措施。生物圈隔離所采取的措施。放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 內(nèi)容內(nèi)容(1) 被處置的對象為符合處置要求的廢物包；被處置的對象為符合處置要求的廢物包；(2) 需要按審管要求在選定的場址上建設處置設施；需要按審管要求在選定的場址上建設處置設施；(3) 廢物處置必須經(jīng)過審管部門批準；廢物處置必須經(jīng)過審管部門批準；(4) 處置意味著不打算回取廢物；處置意味著不打算回取廢物；(5) 處置系統(tǒng)的功能是保持廢物與人類環(huán)境長期隔離，包括處置系統(tǒng)的功能是保持廢物與人類環(huán)境長期隔離，包括限制廢物中的放射性核素向環(huán)境釋放、保護廢物不受環(huán)境過限制廢物中的放射性核素向環(huán)境釋放、保護廢物不受環(huán)境過程的

3、干擾兩方面內(nèi)容。程的干擾兩方面內(nèi)容。放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 原理原理貯存衰變貯存衰變 也稱也稱“包容包容” (或濃集和約束或濃集和約束)，就是在所要求的期間內(nèi)盡量，就是在所要求的期間內(nèi)盡量將廢物保存在同一個地方，放射性核素經(jīng)過充分衰變達到無將廢物保存在同一個地方，放射性核素經(jīng)過充分衰變達到無害化水平。害化水平。遷移擴散遷移擴散 通過自然過程以多種形式向環(huán)境進行轉(zhuǎn)移，達到稀釋的目通過自然過程以多種形式向環(huán)境進行轉(zhuǎn)移，達到稀釋的目的，而且稀釋后的濃度不存在不可接受的危害。的，而且稀釋后的濃度不存在不可接受的危害。放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 處置方案處置方案IAEA推薦，短壽

4、命低中放廢物（推薦，短壽命低中放廢物（SL-LILW）采取近地表處置）采取近地表處置；長壽命低中放廢物（；長壽命低中放廢物（LL-LILW）和高放廢物（）和高放廢物（HLW）采?。┎扇∩畹刭|(zhì)處置。深地質(zhì)處置。近地表處置：近地表處置：深度深度510m，適于，適于T1/230a的的LILW；深地層處置：深地層處置：深度深度5001000m，適于，適于LL-LILW（廢物）及高廢物）及高放廢物采用，強調(diào)地下實驗室建設和現(xiàn)場試驗。放廢物采用，強調(diào)地下實驗室建設和現(xiàn)場試驗。中深地層處置：中深地層處置：將中、低放廢物埋層加深，上部覆蓋將中、低放廢物埋層加深，上部覆蓋20m厚土厚土壤，降低這些廢物返回人類生

5、活環(huán)境的可能性及自然災害影壤，降低這些廢物返回人類生活環(huán)境的可能性及自然災害影響。響。放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 處置場址處置場址 強調(diào)就地、就近的原則；強調(diào)就地、就近的原則； 積極利用廢礦坑、天然溶洞的原則；積極利用廢礦坑、天然溶洞的原則； 適用與安全原則；適用與安全原則； 遠離人類環(huán)境原則。遠離人類環(huán)境原則。放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 國家政策與國際合作國家政策與國際合作千秋萬代、耗資大、學科面廣、周期長；千秋萬代、耗資大、學科面廣、周期長； 政府政策及資金保證十分必要；政府政策及資金保證十分必要； 民眾理解與支持必不可少；民眾理解與支持必不可少； 國際交流與合作可縮短

6、研究周期，充分利用各國優(yōu)勢。國際交流與合作可縮短研究周期，充分利用各國優(yōu)勢。 技術(shù)與資金優(yōu)勢技術(shù)與資金優(yōu)勢 地質(zhì)環(huán)境優(yōu)勢地質(zhì)環(huán)境優(yōu)勢多國處置庫多國處置庫放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 資金保障資金保障國家國家處置對象處置對象數(shù)量數(shù)量圍巖圍巖估算的總成本估算的總成本單位成本單位成本萬美元萬美元/tHM)捷克捷克乏燃料乏燃料3724tHM花崗巖花崗巖469億捷克克郎億捷克克郎47.8芬蘭芬蘭乏燃料乏燃料5600tHM花崗巖花崗巖25億歐元億歐元53.0瑞典瑞典乏燃料乏燃料7800 tHM結(jié)晶巖結(jié)晶巖320億瑞典克郎億瑞典克郎47.5美國美國乏燃料為主乏燃料為主97000 tHM凝灰?guī)r凝灰?guī)r5

7、75億美元億美元59.3斯洛伐克斯洛伐克乏燃料乏燃料2500tHM結(jié)晶巖結(jié)晶巖沉積巖沉積巖752億億斯洛伐克克郎斯洛伐克克郎86.4日本日本后處理的后處理的固化體固化體32000tHM硬質(zhì)巖石硬質(zhì)巖石軟質(zhì)巖石軟質(zhì)巖石27489億日元億日元28610億日元億日元73.076.0瑞士瑞士后處理固化體或后處理固化體或固化體固化體+乏燃料乏燃料共共3000tHM1200tHM已確定后處已確定后處理理, 其余待定其余待定粘土粘土29億瑞士法郎億瑞士法郎74.6英國英國后處理的固化體后處理的固化體+乏燃料乏燃料約約10620tHM4700t乏燃料乏燃料7400罐固化體罐固化體 按堅硬巖石按堅硬巖石估算估算

8、50億英鎊億英鎊78.8法國法國后處理的固化體后處理的固化體80000m3(B)6000m3(C)粘土巖或花粘土巖或花崗巖崗巖150億歐元億歐元未計算未計算加拿大加拿大CANDU乏燃料乏燃料73000tHM(3.7百萬束百萬束)結(jié)晶巖結(jié)晶巖162億加元億加元16.7一些國家廢物管理成本有關(guān)數(shù)據(jù)表一些國家廢物管理成本有關(guān)數(shù)據(jù)表放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 資金保障資金保障國家國家費用費用/比例比例處置庫費用處置庫費用研發(fā)研發(fā)建庫建庫 廢物罐廢物罐 運輸運輸運行運行封閉封閉其它其它 總計總計美國美國億美元億美元65.854.9132.968.0158.98.286.5575.2比例比例(%

9、)11.49.522.411.827.61.415.0100.0瑞典瑞典十億克朗十億克朗7.717.519.63.55.645.5比例（比例（%）1738.543.112100斯洛伐克斯洛伐克百萬百萬SK93.2202.1105.0163.032.6752比例（比例（%）12.326.814.021.74.3100日本日本百億日元百億日元33.895.571.58.280.6289.1比例（比例（%）11.733.024.72.827.8100各國各國比例范圍比例范圍 11.417.031.940.821.739.41.44.3127.8注：表中的總經(jīng)費不含暫存、核電站退役及中低放處置經(jīng)費。注

10、：表中的總經(jīng)費不含暫存、核電站退役及中低放處置經(jīng)費。 瑞典研發(fā)經(jīng)費中含對中低放處置的研發(fā)成本瑞典研發(fā)經(jīng)費中含對中低放處置的研發(fā)成本,建庫經(jīng)費包含運行與封閉成本。建庫經(jīng)費包含運行與封閉成本。 世界各國處置庫費用組成統(tǒng)計表世界各國處置庫費用組成統(tǒng)計表放射性廢物處置概述放射性廢物處置概述 資金保障資金保障 建立法定的籌資機制和標準是唯一有效方法。建立法定的籌資機制和標準是唯一有效方法。一是從核電的電費中提取一是從核電的電費中提取 主要是用于核電站產(chǎn)生的高放廢物的最終處置。美國、瑞主要是用于核電站產(chǎn)生的高放廢物的最終處置。美國、瑞士、瑞典、荷蘭、芬蘭、德國、加拿大等都通過電稅電價由士、瑞典、荷蘭、芬蘭

11、、德國、加拿大等都通過電稅電價由電力公司提供，平均每度電增加電力公司提供，平均每度電增加0.20.4厘厘(美元美元)。二是由政府財政支出二是由政府財政支出 主要用途是處置核軍工產(chǎn)生的高放廢物以及公益性單位產(chǎn)主要用途是處置核軍工產(chǎn)生的高放廢物以及公益性單位產(chǎn)生的高放固體廢物。生的高放固體廢物。中低放廢物近地表處置中低放廢物近地表處置 發(fā)展概況發(fā)展概況1.早期海洋處置早期海洋處置將科研、醫(yī)療、核燃料循環(huán)中產(chǎn)生的各種低放廢物的水泥將科研、醫(yī)療、核燃料循環(huán)中產(chǎn)生的各種低放廢物的水泥固化體或瀝青固化體，裝在特制的金屬桶中傾倒入海洋里。固化體或瀝青固化體，裝在特制的金屬桶中傾倒入海洋里。1983年，倫敦傾

12、廢公約第七次締約國協(xié)商會議通過決議，年，倫敦傾廢公約第七次締約國協(xié)商會議通過決議，實行自愿停止放射性廢物的海洋傾倒。實行自愿停止放射性廢物的海洋傾倒。2.早期陸地簡單淺埋處置早期陸地簡單淺埋處置“場址決定型場址決定型”處置或處置或“簡易近地表處置簡易近地表處置”，處置的效果，處置的效果完全取決于處置場址本身的自然條件。完全取決于處置場址本身的自然條件。易發(fā)生處置場的下沉或塌陷，產(chǎn)生易發(fā)生處置場的下沉或塌陷，產(chǎn)生“澡盆現(xiàn)象澡盆現(xiàn)象”，導致放，導致放射性核素的浸出和向外遷移。射性核素的浸出和向外遷移。中低放廢物近地表處置中低放廢物近地表處置 發(fā)展概況發(fā)展概況3.現(xiàn)代近地表處置現(xiàn)代近地表處置“多重屏

13、障處置多重屏障處置”或或“工程近地表處置工程近地表處置”，始于，始于1969年的年的法國芒什處置場的運行。法國芒什處置場的運行。近年來一些國家還開展了介于近地表處置與深地質(zhì)處置之近年來一些國家還開展了介于近地表處置與深地質(zhì)處置之間的巖洞處置活動，包括為廢物處置而專門開挖的巖洞，和間的巖洞處置活動，包括為廢物處置而專門開挖的巖洞，和充分利用天然巖洞及廢礦井等兩種類型。充分利用天然巖洞及廢礦井等兩種類型。 世界上世界上136個低中放廢物處置設施中，工程近地表處置場個低中放廢物處置設施中，工程近地表處置場占占67%，簡易近地表處置場占，簡易近地表處置場占22%，巖穴處置庫占，巖穴處置庫占7%，地質(zhì)，

14、地質(zhì)處置庫占處置庫占4%名稱名稱La Manche忙什忙什LAubu奧布奧布Drigg德里格德里格Rokkasho-Mura青森縣六所村青森縣六所村El Cabril埃爾卡伯里爾埃爾卡伯里爾Forsmark福斯瑪克福斯瑪克國家國家法國法國英國英國日本日本西班牙西班牙瑞典瑞典基本基本構(gòu)造構(gòu)造工程近地表工程近地表處置庫處置庫工程近地表工程近地表處置庫處置庫簡易簡易-工程近工程近地表處置庫地表處置庫工程近地表處置庫工程近地表處置庫工程近地表處工程近地表處置庫置庫近海岸海底巖近海岸海底巖層（花崗巖）層（花崗巖）處置庫處置庫運行運行情況情況1969.11994.61992.119591992.12199

15、21988.4使用使用年限年限25a50a直至直至2050a40a25a 25a建造建造投資投資1.5億法郎億法郎2.67億美元億美元10億美元億美元6710萬美元萬美元1.51億美元億美元控制期控制期300a300a300a300a300a收費收費標準標準4801 480美元美元/m31 600美元美元/m320290/m31 0303 300美元美元/m32 3004 500美元美元/m3關(guān)閉和關(guān)閉和關(guān)閉后關(guān)閉后照管費照管費用用16 500萬美元萬美元800萬美元萬美元1 400萬美元萬美元中低放廢物近地表處置中低放廢物近地表處置 多重屏障原則多重屏障原則項目項目天然屏障天然屏障工程屏障工

16、程屏障管理屏障管理屏障構(gòu)成構(gòu)成處置場地質(zhì)和水文處置場地質(zhì)和水文地質(zhì)單元地質(zhì)單元廢物體、廢物包裝容器廢物體、廢物包裝容器;處置單元構(gòu)筑物和覆蓋層處置單元構(gòu)筑物和覆蓋層圍墻、控制出入、圍墻、控制出入、檢查維護、環(huán)境檢查維護、環(huán)境監(jiān)測等監(jiān)測等作用期限作用期限工程壽期及結(jié)束后工程壽期及結(jié)束后相當長時期相當長時期整個工程壽期整個工程壽期工程壽期內(nèi)工程壽期內(nèi)的前期的前期u隔水屏障：隔水屏障：頂部覆蓋層、混凝土構(gòu)筑物、某些回填材料、廢物頂部覆蓋層、混凝土構(gòu)筑物、某些回填材料、廢物包裝容器以及其它防排水措施；包裝容器以及其它防排水措施；u滯留屏障：滯留屏障：廢物體、回填材料、包氣帶巖土介質(zhì)和含水層巖土廢物體、

17、回填材料、包氣帶巖土介質(zhì)和含水層巖土介質(zhì)等。介質(zhì)等。中低放廢物近地表處置中低放廢物近地表處置 技術(shù)安全原則技術(shù)安全原則(1) 選址準則；選址準則；(2) 工程屏障和地質(zhì)屏障互補性原則；工程屏障和地質(zhì)屏障互補性原則；(3) 處置工程與鄰近的其他工程相互影響評價；處置工程與鄰近的其他工程相互影響評價；(4) 廢物包接收準則；廢物包接收準則；(5) 混凝土構(gòu)筑物設計準則與工程壽期；混凝土構(gòu)筑物設計準則與工程壽期；(6) 廢物包堆置的安全要求；廢物包堆置的安全要求；(7) 多重覆蓋層設計準則；多重覆蓋層設計準則；(8) 多重防排水系統(tǒng)設計準則；多重防排水系統(tǒng)設計準則；(9) 回填和覆蓋材料的選擇；回填

18、和覆蓋材料的選擇；(10) 功能的可檢查性原則；功能的可檢查性原則；(11) 監(jiān)護期的設置及可維修性原則。監(jiān)護期的設置及可維修性原則。中低放廢物近地表處置中低放廢物近地表處置 工程模式工程模式1.陸地淺埋處置陸地淺埋處置 包括全地下式、半地下式和全地上式等形式。按工程要求又包括全地下式、半地下式和全地上式等形式。按工程要求又分為有工程構(gòu)筑物和無工程構(gòu)筑物（即裸埋）兩種形式。分為有工程構(gòu)筑物和無工程構(gòu)筑物（即裸埋）兩種形式。2.巖洞處置巖洞處置 包括廢礦井及人工巖洞等形式。優(yōu)點是占地面積小，特別適包括廢礦井及人工巖洞等形式。優(yōu)點是占地面積小，特別適合國土小，人口稠密，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的國家。缺點是施工和合國土小，人口稠密，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的國家。缺點是施工和運行難度比陸地淺埋大，建造和運行經(jīng)費高。運行難度比陸地淺埋大，建造和運行經(jīng)費高。高放廢物深地質(zhì)處置高放廢物深地質(zhì)處置 發(fā)展概況發(fā)展概況1.天然反應堆的啟迪天然反應堆的啟迪 大約大約20億年前，在西南非洲加蓬億年前，在西南非洲加蓬OKLO地區(qū)發(fā)生過天然核地區(qū)