[科普中國]-放射性廢物地質(zhì)處置庫選址準(zhǔn)則

放射性廢物地質(zhì)處置法是把放射性廢物埋藏于地層的方法，被認(rèn)為是處置放射性廢物的最可靠方法。地質(zhì)處置的目的是用一整套裝置和措施將放射性物質(zhì)圈閉起來以防止放射性物質(zhì)向生物圈遷移，或者至少將其限制在規(guī)定的水平。

放射性廢物處置庫選址準(zhǔn)則，即一系列選址要求，以選擇適合處置廢物的場址，使其與設(shè)施的適當(dāng)設(shè)計、廢物形態(tài)、廢物包裝的類型和數(shù)量、其他工程屏障及設(shè)施關(guān)閉后有組織的控制等一起，實現(xiàn)滿足審管機構(gòu)對輻射防護的要求。評估處置庫應(yīng)把天然屏障與人工屏障作為一個整體考慮，不能孤立地應(yīng)用準(zhǔn)則。

放射性廢物地質(zhì)處置庫選址放射性廢物地質(zhì)處置廢物的來源主要是經(jīng)過較長時間貯存的乏燃料和后處理廠產(chǎn)生的高放廢液和殘渣的固化體。對高放廢液和殘渣的固化世界上開發(fā)了三種固化方法:玻璃固化、陶瓷固化和巖熔固化，投入使用的只有玻璃固化。廢物被處置于地下以后，經(jīng)過漫長的歲月，地下水將浸透回填材料，蝕穿廢物容器，最終與廢物本體接觸。在地下水的長期浸蝕下，廢物中的核素會緩慢地溶于水中，隨著地下水的流動，進入周圍地質(zhì)材料的孔隙、斷層和裂縫中，發(fā)生遷移。由于地質(zhì)材料對核素的吸附作用，阻止了核素與水發(fā)生同步遷移，大大降低了核素遷移的速率，也降低了核素在水中的濃度。這種地下水對核素的溶解和地質(zhì)材料的吸附阻滯，構(gòu)成了核素遷移的基本圖像。

世界上美國對放射性廢物處置庫的研究開展的最早。早在1978年，美國根據(jù)高放廢物的處置計劃就對內(nèi)華達州的尤卡山廠址進行了地質(zhì)資料的收集與調(diào)查，通過30多年的研究，投入了近50億美元，在即將投入使用時，由于當(dāng)?shù)毓姾驼姆磳Γ?011年美國總統(tǒng)下令取消了該計劃。除美國外，世界上有近30個國家也開展了地質(zhì)處置庫的研究，德國和比利時等國的投入較大。對處置庫的巖性主要集中在火山巖（凝灰?guī)r和玄武巖）、花崗巖、巖鹽、黏土、泥灰?guī)r分布地區(qū)。通過世界各國的研究及彼此之間的交流，已對處置庫的選址準(zhǔn)則達成了共識1。

1.選址的目的放射性廢物處置庫選址的目的是選擇適合處置廢物的場址，使其與設(shè)施的適當(dāng)設(shè)計、廢物形態(tài)、廢物包裝的類型和數(shù)量、其他工程屏障及設(shè)施關(guān)閉后有組織的控制等一起，實現(xiàn)滿足審管機構(gòu)對輻射防護的要求。

地質(zhì)處置的目的是用一整套裝置和措施將放射性物質(zhì)圈閉起來以防止放射性物質(zhì)向生物圈遷移，或者至少將其限制在規(guī)定的水平。

美國研究表明，由于處置庫中的廢物不停地發(fā)出衰變熱，在合適的布置下，如果處置庫關(guān)閉后巷道內(nèi)不進行通風(fēng)，40～60年后，處置巷道壁的溫度達到最高，約155℃廢物體中存在14CO，之類的氣體放射性核素。這類問題都必須在場址評價時予以考慮。的為防止處置庫中的放射性物質(zhì)向生物圈的遷移需設(shè)置一系列的天然的和人工屏障，這些屏障是:

（1）廢物包裝（廢物，固化材料，廢物罐和可能的外包裝）；

（2）工程屏障（處置庫建筑物和廢物周圍的回填材料）；

（3）地質(zhì)屏障（天然地質(zhì)介質(zhì)和巷道關(guān)閉統(tǒng)）

2.選址過程階段的劃分和涉及的主要內(nèi)容（1）選址過程階段的劃分放射性廢物地質(zhì)處置庫選址過程可劃分為四個階段，即規(guī)劃選址階段、區(qū)域調(diào)查階段、庫址特性評價階段和庫址確定階段。

（2）選址過程所涉及的主要內(nèi)容選址過程所涉及的主要內(nèi)容有地質(zhì)環(huán)境、自然變化、地球化學(xué)、人類活動、建造和工程條件、廢物運輸、環(huán)境保護、土地利用、社會影響。

3.地質(zhì)處置庫選址準(zhǔn)則評估處置庫應(yīng)把天然屏障與人工屏障作為一個整體考慮，不能孤立地應(yīng)用準(zhǔn)則。

（1）地質(zhì)環(huán)境考慮地質(zhì)環(huán)境時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

處置庫的地質(zhì)環(huán)境應(yīng)符合總的特性要求，與幾何特點、物理和化學(xué)特性相結(jié)合，能在所期望的時期內(nèi)阻滯放射性核素向環(huán)境遷移。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括主巖應(yīng)有足夠的深度及延伸范圍，沒有斷裂破碎帶，主巖應(yīng)有有利于處置庫安全建造、運行和關(guān)閉的力學(xué)性能，確保處置庫地質(zhì)屏障的長期穩(wěn)定，地質(zhì)屏障對放射性氣體傳輸?shù)淖钃跄芰Φ取?/p>

（2）自然變化考慮自然變化時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

未來的地球動力學(xué)現(xiàn)象（氣候變化、新構(gòu)造運動、地震、火山、褶皺等）對主巖的影響應(yīng)不至于損害整個處置系統(tǒng)的隔離能力，達到不可接受的程度。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的氣象史、構(gòu)造史、第四紀(jì)和第三紀(jì)后期的新構(gòu)造運動、應(yīng)力場、實際和可能的最大地震、地?zé)崽荻?、火山活動證據(jù)等。

（3）水文地質(zhì)考慮水文地質(zhì)條件時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

水文地質(zhì)特性及選定的地質(zhì)環(huán)境應(yīng)限制地下水進入庫區(qū)內(nèi)，確保廢物在所要求的時期內(nèi)安全隔離。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的地質(zhì)單元的水文地質(zhì)的評價，含水層與隔水層的評價，區(qū)域內(nèi)重要水文地質(zhì)單元的補給、徑流和排泄關(guān)系，主巖的水文地質(zhì)特性、地質(zhì)環(huán)境內(nèi)地下水和主巖的物理和化學(xué)特性等。

（4）地球化學(xué)考慮地球化學(xué)時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

地質(zhì)和水文地質(zhì)環(huán)境的物理化學(xué)和地球化學(xué)特性應(yīng)能限制放射性核素從處置庫釋放進入環(huán)境。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括巖石的化學(xué)、放射化學(xué)和礦物學(xué)的組成，礦物和巖石對重要放射性核素的吸附特性，地下水化學(xué)組成，輻照和衰變熱對巖石和地下水化學(xué)的影響，有機物和膠體及微生物的影響，巖石孔隙結(jié)構(gòu)與礦物表面特性，放射性核素的特征和溶解度等。

（5）人類活動考慮人類活動時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

應(yīng)考慮庫址或庫址附近實際或可能影響處置系統(tǒng)隔離能力的活動，由此種種活動引起的

不可接受的后果應(yīng)該最小。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括庫址范圍地區(qū)過去和現(xiàn)在的礦藏勘探和開采，可用的能源與礦產(chǎn)資源、地表水和地下水的利用評價，已有的和計劃的地表水體的位置等。

（6）建造和工程條件考慮建造與工程條件時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

庫址的地表和地下特性應(yīng)允許采用最佳方案進行地面設(shè)施建造和地下井巷作業(yè)。所有掘進作業(yè)應(yīng)遵照有關(guān)的采礦規(guī)定。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括主巖及其上覆蓋層的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，庫址及周圍地區(qū)地貌，不良地質(zhì)現(xiàn)象（滑坡、巖土的穩(wěn)定性、液化），巖土承載力，該地區(qū)洪水歷史和地震史，對挖掘不利的條件等。

（7）廢物運輸放射性廢物運輸應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

庫址應(yīng)位于由于運輸廢物所產(chǎn)生的對公眾和環(huán)境的輻照劑量是可以接受的地方。該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括道路規(guī)劃和選線等。生

（8）環(huán)境保護環(huán)境保護應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

在考慮了技術(shù)、經(jīng)濟、社會和環(huán)境諸因素的條件下，在處置庫整個壽期內(nèi)庫址環(huán)境應(yīng)得到足夠保護，以使可能的不利影響減輕到可以接受的程度。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括國家公園、野生植物保護區(qū)和歷史遺址的位置，現(xiàn)有地表水和地下水資源，現(xiàn)有陸生植物和水生植物及野生動物。

對于處置庫的壽期而言，視其高放廢物中放射性核素種類和活度水平，要達到無害化程度需要數(shù)千年、上萬年甚至更長。

（9）土地使用土地使用應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

庫址選擇應(yīng)考慮土地使用情況及該地區(qū)今后的發(fā)展。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括土地資源、用途及其管轄權(quán)，土地使用規(guī)劃等。

處置庫的面積一般很大，英國在開展工作時把緊緊圍繞處置庫范圍的地區(qū)，將其覆蓋面積定為50km2；美國在尤卡山處置庫的概念設(shè)計中，將可容納11000個廢物包裝的占地大致定為324hm2（3.24km2），評價范圍是處置庫周圍5km。

（10）社會影響考慮社會影響應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是:

庫址應(yīng)選在社會影響可以接受的地方。應(yīng)擴大選址的有利社會影響，縮小任何不利的社會影響。

該準(zhǔn)則涉及的內(nèi)容包括人口分布及發(fā)展趨勢，職業(yè)分布與經(jīng)濟區(qū)趨勢，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟基礎(chǔ)及發(fā)展前景，社會服務(wù)及基礎(chǔ)設(shè)施等。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李煒煒 - 高級工程師 - 環(huán)境保護部核與輻射安全中心