[科普中國]-放射性廢物

簡介

放射性廢物為含有放射性核素或被放射性核素污染，其濃度或活度大于國家審管部門規(guī)定的清潔解控水平，并且預(yù)計(jì)不再利用的物質(zhì)。放射性廢物盡管有各種各樣，但卻具有一些共同特征：

①含有放射性物質(zhì)。它們的放射性不能用一般的物理、化學(xué)和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰變而減少。

②射線危害。放射性核素釋放出的射線通過物質(zhì)時(shí)發(fā)生電離和激發(fā)作用，對(duì)生物體會(huì)引起輻射損傷。

③熱能釋放。放射性核素通過衰變放出能量，當(dāng)廢液中放射性核素含量較高時(shí)，這種能量的釋放會(huì)導(dǎo)致廢液的溫度不斷上升甚至自行沸騰。

放射性廢物的危害包括物理毒性、化學(xué)毒性和生物毒性。通常主要是物理毒性。有些核素如鈾還具有化學(xué)毒性，此外，對(duì)于混合廢物含有有毒、有害化學(xué)污染物。至于生物毒性，僅來自醫(yī)院的個(gè)別廢物才可能摻有。物理毒性指的是輻射作用。大劑量照射可出現(xiàn)確定性效應(yīng)，小劑量照射會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性效應(yīng)。2

來源放射性廢物的來源大致可分為四類：

核燃料生產(chǎn)過程

主要包括鈾礦開采、冶煉和燃料元件加工等。鈾礦開采和冶煉過程產(chǎn)生的廢物主要有廢礦石、廢礦渣、尾礦等固體廢物，礦坑水、濕法作業(yè)中產(chǎn)生的工藝廢水等液體廢物，以及氡和釙的放射性氣溶膠、粉塵等組成的氣體廢物。這類廢物主含有鈾、釷、氡、鐳、釙等天然放射性物質(zhì)，比活度較低，產(chǎn)生的數(shù)量大。鈾回收和燃料元件加工過程產(chǎn)生的廢物主要是含鈾廢液。

反應(yīng)堆運(yùn)行過程

反應(yīng)堆中生成的大量裂變產(chǎn)物，一般情況下保留在燃料元件包殼內(nèi)，當(dāng)發(fā)生元件包殼破損事故時(shí)，會(huì)有少量裂變產(chǎn)物泄漏到冷卻循環(huán)水中。反應(yīng)堆冷卻循環(huán)水中的雜質(zhì)（循環(huán)系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物）受中子照射后也會(huì)形成放射性的活化產(chǎn)物，冷卻循環(huán)水也就具有放射性。

核燃料后處理過程

大量裂變產(chǎn)物是核燃料后處理過程的主要廢物。在燃料元件切割和溶解時(shí)有部分氣體裂變產(chǎn)物（氪85、碘129等）從燃料元件中釋放出來,進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。99%以上的裂變產(chǎn)物都留在燃料溶解液里。當(dāng)進(jìn)行化學(xué)分離時(shí)，則集中在第一萃取循環(huán)過程（見普雷克斯流程）的酸性廢液中。這部分廢液的比活度很高，釋熱量大，是放射性廢物管理的重點(diǎn)。此外還有第二、三萃取循環(huán)過程產(chǎn)生的廢液、工藝?yán)鋮s水、洗滌水等。這部分廢液體積大，但比活度較低。

其他來源

核工業(yè)部門退役的核設(shè)施，核武器生產(chǎn)和試驗(yàn)以及其他使用放射性物質(zhì)的部門如醫(yī)院、學(xué)校、科研單位、工廠等產(chǎn)生的各種廢物。這些廢物種類不少，形式多樣。

劃分放射性廢物的標(biāo)準(zhǔn)是： ( 1 )低水平的放射性廢物，是指那些能夠在安全范圍內(nèi)，將放射性廢物排入環(huán)境的放射性廢物。( 2 )中等水平的放射性廢物，是指經(jīng)過稀釋或去污后，能夠排入環(huán)境的放射性廢物。( 3 )高水平的放射性廢物，是指那些放射性太強(qiáng)，以致不能安全釋放入環(huán)境，而只能在嚴(yán)格管理?xiàng)l件下加以貯存處理的放射性廢物。

分級(jí)放射性廢物，按其物理性狀分為氣載廢物、液體廢物和固體廢物三類。 放射性氣載廢物按其放射性濃度水平分為不同的等級(jí)。放射性濃度以Bq/m3（Bq/L）表示。

放射性固體廢物首先按其所含核素的半衰期長短和發(fā)射類型分為五種，然后按其放射性比活度水平分為不同的等級(jí)。放射性比活度以Bq/kg表示。

劃分標(biāo)準(zhǔn)( 1 )低水平的放射性廢物，是指那些能夠在安全范圍內(nèi)，將放射性廢物排入環(huán)境的放射性廢物。

( 2 )中等水平的放射性廢物，是指經(jīng)過稀釋或去污后，能夠排入環(huán)境的放射性廢物。

( 3 )高水平的放射性廢物，是指那些放射性太強(qiáng)，以致不能安全釋放入環(huán)境，而只能在嚴(yán)格管理?xiàng)l件下加以貯存處理的放射性廢物。1

放射性氣載廢物的分級(jí)第Ⅰ級(jí)（低放廢氣）：濃度小于或等于4×107Bq/m3。

第Ⅱ級(jí)（中放廢氣）：濃度大于4×107Bq/m3。

放射性液體廢物的分級(jí)第Ⅰ級(jí)（低放廢液）：濃度小于或等于4×106Bq/L。

第Ⅱ級(jí)（中放廢液）：濃度大于4×106Bq/L，小于或等于4×1010Bq/L。

第Ⅲ級(jí)（高放廢液）：濃度大于4×1010Bq/L。

放射性固體廢物的分級(jí)放射性固體廢物中半衰期大于30a的α發(fā)射體核素的放射性比活度在單個(gè)包裝中大于4×106Bq/kg（對(duì)近地表處置設(shè)施，多個(gè)包裝的平均α比活度大于4×105Bq/kg）的為α廢物。

除α廢物外，放射性固體廢物按其所含壽命最長的放射性核素的半衰期長短為分四種。

含有半衰期小于或等于60d（包括核素碘-125）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為二級(jí)。

第Ⅰ級(jí)（低放廢物）：比活度小于或等于4×106Bq/kg 。

第Ⅱ級(jí)（中放廢物）：比活度大于4×106Bq/kg 。

含有半衰期大于60d、小于或等于5a（包括核素鈷-60）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為二級(jí)。

第Ⅰ級(jí)（低放廢物）：比活度小于或等于4×106Bq/kg。

第Ⅱ級(jí)（中放廢物）：比活度大于4×106Bq/kg。

含有半衰期大于5a、小于或等于30a（包括核素銫-137）的放射性核素的廢物，按其放射性比活度水平分為三級(jí)。

第Ⅰ級(jí)（低放廢物）：比活度小于或等于4×106Bq/kg。

第Ⅱ級(jí)（中放廢物）：比活度大于4×106Bq/kg、小于或等于4×1011Bq/kg，且釋熱率小于或等于2 kW/m3。

第Ⅲ級(jí)（高放廢物）：釋熱率大于2 kW/m3，或比活度大于4×1011Bq/kg。

含有半衰期大于30 a的放射性核素的廢物（不包括α廢物），按其放射性比活度水平分為三級(jí)。

第Ⅰ級(jí)（低放廢物）：比活度小于或等于4×106Bq/kg。

第Ⅱ級(jí)（中放廢物）：比活度大于4×106Bq/kg，且釋熱率小于或等于2 kW/m3。

第Ⅲ級(jí)（高放廢物）：比活度大于4×1010Bq/kg，且釋熱率大于2 kW/m3。

管理和處置管理原則放射性廢物不恰當(dāng)?shù)墓芾頃?huì)在現(xiàn)在或?qū)韺?duì)人來健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響，放射性廢物管理必須履行旨在保護(hù)人類健康和管理的各項(xiàng)措施。國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）在征集成員國意見的基礎(chǔ)上，經(jīng)理事會(huì)批準(zhǔn)，于1995年發(fā)布了放射性廢物管理九條基本原則。

1、保護(hù)人類健康

放射性廢物管理必須確保對(duì)人來健康的保護(hù)達(dá)到可接受水平。

2、保護(hù)環(huán)境

放射性廢物管理必須提供環(huán)境保護(hù)達(dá)到可接受水平。

3、超越國界的保護(hù)

放射性廢物管理必須考慮對(duì)人體健康和環(huán)境的超越國界可能的影響。

4、保護(hù)后代

放射性廢物管理必須保證對(duì)后代預(yù)期的健康影響不大于當(dāng)今可接受的有關(guān)水平。

5、不給后代造成不適當(dāng)負(fù)擔(dān)

6、納入國家法律框架

7、控制放射性廢物產(chǎn)生

8、兼顧放射性廢物產(chǎn)生和管理各階段間的相依性

9、保證廢物管理設(shè)施安全

安全管理環(huán)節(jié)1、安全分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)

2、安全文化

3、質(zhì)量保證

4、研究和開發(fā)

5、文件化和數(shù)據(jù)庫

6、人員培訓(xùn)和資格認(rèn)定

7、應(yīng)急計(jì)劃

處置原則①改革不合理的工藝操作，防止不必要的污染并開展廢物的回收利用（見放射性廢物利用）；

②對(duì)已產(chǎn)生的廢物分類收集，分別貯存、處理，處理方法要求安全、經(jīng)濟(jì)、凈化效率高和簡單易行；

③盡量減小容積以節(jié)省運(yùn)輸、貯存和處理費(fèi)用；

④向環(huán)境稀釋排放時(shí)要按照“合理、可行、盡量低”的原則嚴(yán)格控制；

⑤以穩(wěn)定的固化體形式貯存，以減少放射性核素遷移擴(kuò)散（見放射性廢物固化）；

⑥廢物的最終處置必須做到同生物圈有效地隔離。

處理基本方法稀釋分散、濃縮貯存以及回收利用。放射性廢液濃縮后貯存只是暫時(shí)性措施，存在著不安全因素，必須將放射性廢液或濃縮物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的固化體，才能安全地轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存和處置。

最終處置包括對(duì)放射性排出物的控制處置（稀釋處置）和廢物的最終處置。放射性排出物（液體、氣體）向環(huán)境中稀釋排放時(shí)必須控制在正式規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)以下。放射性廢物最終處置意味著不再需要人工管理，不考慮將廢物再回取的可能。因此，為防止放射性廢物對(duì)自然環(huán)境和人類的危害，須將它與生物圈很好地隔離。 最終處置的主要對(duì)象是高放廢物和超鈾廢物。

各國處理辦法在英國，自1988年起，政府和核工業(yè)部門成立了專門的公司(尼雷克斯有限公司)處理此廢物，將廢物裝于鋼桶內(nèi)沉入坎布里亞的德里格斯混凝土壕溝里。在敦雷，已建有一座核燃料再加工廠，1994年在*塞拉菲爾德(Sellafield)又成立了另一家。其他國家也有相似的舉措。至1983年，國際上規(guī)定禁止中、低檔廢物置于鋼桶中用混凝土封口沉入大西洋底。此外，氣體廢物通常小劑量釋放入大氣和海洋之中。

目前不少沿海國家如美國、英國、 日本、法國、加拿大、意大利及印度等，都是將原子能工廠所產(chǎn)生的低水平放射性廢液直接排入近海的。

危害放射性廢物是指放射性廢水、廢氣和固體廢物。隨著原子能工業(yè)發(fā)展和放射性同位素日趨廣泛應(yīng)用，放射性廢物日趨增多，如不經(jīng)處理或處理不當(dāng)而外排，會(huì)使環(huán)境遭受放射性污染，不僅影響動(dòng)植物的生長，惡化水體，且危害人體健康，甚至對(duì)后代產(chǎn)生不良影響。

放射性物質(zhì)具有裂變性質(zhì)，在衰變過程中可輻射出α、β、γ射線。直接來自地球和建筑物的Y射線約占整個(gè)輻射劑量的一半。食物和飲水中含有微量鐳，空氣中還有氨和宇宙線放出的輻射，另外，人們還從醫(yī)療、生產(chǎn)和核爆炸的落下灰塵中，接受一些人為放射性元素的照射。

放射性污染的主要來源為原子能工業(yè)排放的各種放射性廢物，核武器試驗(yàn)所產(chǎn)生的放射性沉降物，鈾、釷礦開采與冶煉所排放的放射性廢物，以及醫(yī)療、科研排出的含有放射性物質(zhì)等。放射性物質(zhì)對(duì)人體健康影響很大，對(duì)人體組織和器官有損傷作用，既可在人體之外造成外照射損傷，也可通過飲食或呼吸進(jìn)入人體造成內(nèi)照射損傷。因此人、畜吸入大氣中放射性微塵或誤食含有放射性物質(zhì)的水、水生生物、農(nóng)作物等，會(huì)引起放射性疾病。據(jù)介紹，放射性物質(zhì)對(duì)人的半致死劑量約為400rad,照射650rad100%死亡；照射劑量1 50rad以下，死亡率下降為零。但在這種情況下并不是沒有損傷作用，據(jù)國外報(bào)道，往往20年后才能表現(xiàn)出來一些癥狀，主要表現(xiàn)為癌癥．包括白血病、骨癌、肺癌及甲狀腺癌，還可表現(xiàn)為不同程度的壽命縮短，能導(dǎo)致頭昏、疲乏無力、脫發(fā)、紅班、白血球減少或增多、血小板減少等病癥。且放射性物質(zhì)的慢性作用，會(huì)遺留后患，可遺傳給子孫后代。

研究方向高放廢物和超鈾廢物的最終處置是放射性廢物管理科學(xué)研究的重點(diǎn)。從50年代到80年代，國際上提出過許多方案：如在地下數(shù)百米或更深的地層建造最終處置庫的深地層處置；投放到數(shù)千米深海底的深海床處置；南極冰層處置；用火箭將廢物送到地球引力以外的宇宙處置；通過核反應(yīng)使長壽命核素轉(zhuǎn)變?yōu)槎虊勖蚍€(wěn)定核素的嬗變處置等，其中深地層處置方案的研究工作進(jìn)行得最多。