核废料及处置核废料一、核废料是什么？核废料（），是指在核燃料生产、加工或核反应堆用过的，含有α、β辐射的不稳定元素，并伴随有热产生的无用材料。核废料含有一定放射性，可以对生物体细胞的分裂和生长造成影响，甚至杀死细胞。核废物进入环境后，可以通过呼吸、饮食、皮肤接触等途径进入人体，当放射性辐射超过一定程度时，便可以损害机体的健康。核废料二、核废料的分类核废料按物理状态可以分为固体、液体和气体三种；按比活度又可分为高水平（高放）、中水平（中放）和低水平（低放）三种。高放废料是指从核电站反应堆芯中换下来的燃烧后的核燃料。中放和低放主要指核电站在发电过程中产生的具有放射性的废液、废物，占到了所有核废料的99％。按半衰期不同，将放射性核素分为长寿命（或长半衰期）放射性核素、中等寿命（或中等半衰期）放射性核素和短寿命（或短半衰期）放射性核素。核废料三、核废料的特征放射性核废料的放射性不能用任何的物理、化学和生物等人工方法消除，只能靠自身的衰变而减少，而其半衰期往往长达数千年、数万年甚至几十万年。也就是说，在几十万年后！这些核废料还能伤害人类和环境。2.射线危害核废料放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。

而且在这些射线当中，有相当一部分具有极强的穿透力，甚至能穿过几十厘米厚的混凝土。核废料三、核废料的特征3.热能释放核废料中放射性核素通过衰变放出能量，当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致核废料的温度不断上升，甚至使溶液自行沸腾，固体自行熔融，比如福岛核电站的堆芯就是这样熔毁核废料四、核废料的管理原则1.尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用。2.对已产生的核废料分类收集，分别贮存和处理。3.尽量减少容积以节约运输、贮存和处理的费用。4.向环境稀释排放时，必须严格遵守有关法规。5.以稳定的固化体形式贮存，以减少放射性核素迁移扩散。核废料五、核废料处理技术的介绍（一）地质处理（二）固化（三）后处理（四）自由电子激光（五）嬗变核废料（一）地质处理1.近地表埋藏处置法近地表埋藏处置法是中低放废物处置的主要方法，占处置法80%左右。它分为近地表简易处置法、近地表工程处置法两种，其中近地表工程处置法居主导地位。2.地下盐穴处理核废料的方法利用深度为60～100m的废弃矿井，经过改造，作放射性废物的处置场。作为处置场的废矿井，必须符合一定的地质条件，如矿井内必须干燥无水、围岩的类型及特性等。核废料3.深度钻孔将核废料埋入地下正成为最受推崇的处理方式之一，深度钻孔这一解决方案仍处在计划阶段。

深度钻孔有其优势一面，可以在距离核反应堆很近的地区进行钻孔，缩短高放射性核废料在处理前的运输距离。然而，与将核废料送入太空面临的困难一样，钚回收也是一项挑战将核废料埋入地下英里（约合4.8公里）是一回事，安全回收则完全是另一回事。核废料4.深海床处置高放废物的深海床处置，是选择底部沉积物为粘土的深海区，将高放废物容器置入深海（4000~6000m）底部粘土沉积物深处（20~30m），借海底未固结粘土和海水永久隔离核废物[2]。该方法与低、中放废物海洋投弃的区别是，后者是将废物容器投弃在海底沉积物表面，一般得不到海底沉积物屏障的保护。自开发研究以来，该方法是美国和欧洲一些临海国家计划将其作为今后处置高放废物的方法之一。1972年伦敦倾废公约明文规定，禁止向海洋投弃或向海底植入中、高放废物，但是世界上大部分国家仍希望在共同协商和保证安全的前提下，有控制地将高放废物处置于海底沉积物中。因此国际上对该处置方法尚有争议。核废料5.冰冻处理核废料温度很高。将核废料球放入较为稳定的冰原，它们会随着周围冰的融化向下移动，之上的融冰则又再次凝固。这一想法遭到拒绝的原因很多，其中一个原因便是冰原会发生移动，导致放射性物质会像冰山一样在海洋中漂浮。

核废料6.送入太空实际上，这一方案最早是由原苏联科学院院士卡比察于1959年提出的。30年后，美国著名物理学家施勒津热尔也独立提出了类似主张。但由于受当时国际形势和技术条件的限制，各国对核废料的处理基本上都流于应付。核废料（二）固化固化主要是用来改善和后续处理相关的安全性，一般是用适当的材料把放射性核废物包裹起来，防止放射性元素的泄漏。目前，水泥和混凝土作为固化介质应用比较广泛，此外，也有人把沥青和有机聚合物用于固化处理。相应的，放射性核废物的处理方法也可以分为水泥固化、混凝土固化、沥青固化、有机聚合物固化等。放射废物的固化处理包括水泥固化、沥青固化、塑料固化以及人造岩石固化等。水泥固化核废料（三）后处理后处理主要是把乏燃料经过酸溶解后分解出铀等裂变产物，这是一个特殊的化学分离过程，经过后处理后，可以把核废物中的裂变元素分离出来进入再循环，这个技术在20世纪70年代起就在若干个国家运行，目前已经是公认的比较安全的技术"经过后处理后，放射性元素的回收比例可以高达98.5%~99%。这不仅可以减少核废物处理的压力，减小核废物污染的可能性，也可以提高天然资源的利用率，符合可持续发展的要求。

目前最常用的核废物后处理方法是用水溶法萃取，又称普雷克斯法。需要注意的是，核废物后处理并不能完全取代其它核废物处理方法。这是因为虽然后处理可以提取绝大多数的放射性元素，但仍有部分元素残留在核废物中而不能被收回。而且这些元素多数为长周期性的，此外，后处理过程本身也会产生大量的低放核废物。因此，核废物的后处理并不能称为核废物处理的最终解决方法，必须与其它处理途径相配合才能达到防止核废物扩散、维护核安全的目的。核废料（四）自由电子激光用自由电子激光进行核废物处理的原理是，当用不同波长的激光激发分子时，可以导致化学反应差异。目前已经实现了紫外准激光分子实现锕系离子在溶液中的选择性单光子与双光子还原，因此可以把光氧化还原反应用来分离核废料的金属，把溶液中镧系和锕离子的激光化学反应用来进行核燃料再处理以及高级核废料的分配"若可以把金属离子氧化还原，则可以实现金属离子与溶液的分离"此外，经过热分子的双光子吸收也可以应用在核废物处理中。核废料（五）嬗变对于长寿命的婀系元素只有通过核裂变才能使其转换为短寿命或稳定的核素。采用擅变技术()就是把高放废物中锕系元素、长寿命裂变产物和活化产物核素分离出来，制成燃料元件送到反应堆去燃烧或者制成靶子放到加速上去轰击散裂，转变成短寿命核素或稳定同位素。

这样减小了高放废物地质处置负担和长期风险，并可能更好地利用铀矿资源。擅变原理主要通过(n,γ)，(n,2n)反应将长寿命裂变产物或婀系核废物擅变成稳定的短寿命核素。目前实现擅变的装置有2、强流加速器3、聚变擅变堆核废料核废料2、强流加速器3、聚变擅变堆核废料然而值得注意的是，对于核废料处理并不仅仅限于一种方式，是以上几种方式相结合。 核废料 （六）国内外核废料相关情况 中国对中低放射性核废料的处理，按国家标准和国际原子能 机构的要求处理，不论是固体核废料还是液体核废料，都要进行 固化处理，然后装在200升的不锈钢桶里，放在浅地层的处置库 核废料（六）国内外核废料相关情况 国际上对高放射核废料有两种处理方式，一种是直接 把乏燃料当核废料，经过处理装在大罐子里直接埋到很深 的地层下，像美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等幅员辽 阔的国家目前都是这样做的。还有一种是将装有核废料的 金属罐投入选定海域4000米以下的海底。中国对高放射废 物采取的是后处理方式，即先把乏燃料送到处置场进行玻 璃固化，之后再放到至少500米深的地层内埋掉。 核废料 （六）国内外核废料相关情况 将核废料埋在永久性处置库是目前国际公认为最安全的核废 料处置方式。

不过，在西方社会，由于环保人士的强烈反对，政 府要找到一个不被反对的核废料永久存放地不是一件容易的事， 因此更倾向在中低放射性核废料库中暂时存放，同时期待有更安 全、更能被接受的处理技术和方案出现，再作最终处理。目前为 止，全世界已经确定建设高放射核废料处置场厂址的国家只有芬 兰。为了保证核废料得到安全处理，各国在投放时要接受国际监 目前，中国已建有两座中低放射核废料处置库，并准备再建两座，但还没有一座高放射处置库。已建成两座中低放射核废料 处置库，分别位于甘肃玉门和广东大亚湾附近的北龙。 核废料 1.世界各国核废料处理概况 美国是世界最大的核废料产生国，上 百个核电站每年产生约2000吨核废料，其 中高放射性的乏燃料分布在39个州的131 个暂存地点。位于内华达州拉斯维加斯西 北150公里的尤卡山（Yucca ）， 将会成为美国第一个核废料处置场，该工 程于1983年启动，2133年关闭退役。预计 要花费大约962亿美元。可贮存吨 高放废料。 核废料 1.世界各国核废料处理概况 迄今为止，美国能源部已经花费了 约60亿美元来开发尤卡山核废料处置场， 包括建造了一条8000米长、穿越整个山 区的U形隧道（其中有些部分在地面下 近300米深）。

美国能源部计划在尤卡 山再花至少500亿美元，用来建造几十 条支隧道，把核废料封装在形如运油 车油箱的钢制容器内送进地下储存隧 道，在经过100年运营，储存满大约 10万吨核废料后，将隧道永远封闭。 核废料 尤卡山核废料处置库示意图： 1、放射性核废料通过铁路、公路运输到此处 2、核废料被封装到金属密封容器中 3、自动化运输系统将核废料金属罐送到地下 4、金属罐被存放到隧道内的固定位置封存 核废料 1.世界各国核废料处理概况 俄罗斯是仅次于美国的世界第二大核废料产生国。1995年，俄罗斯总 统启动了一个为期10年的计划，用于研究长期处置核废料，目前俄罗斯正 在对两个备选埋藏场地进行调查。这两个场地都位于以前生产核武器工厂 的附近：一个位于乌拉尔南部的马雅克，另一个位于克拉斯诺雅尔斯克。 政府还对另外两个场所（一个位于科拉半岛，另一个位于弗拉迪沃斯托克 地区）展开调查。因此，将有4个地质储库可用于储放核废料和高放废料。 到目前为止，俄罗斯已经通过克拉斯诺亚尔斯克深井（）注入场 所向深部地层处置了约500万m 的低放和中等放射水平的废液。核废料 1.世界各国核废料处理概况 日本目前共有53个用于发电的核反应堆，供应全日本三分之 一的电力，每年核反应堆产生的乏燃料约为900吨。

日本的中低 放射核废料主要存储在茨城县东海村和福井县的设施内。数十年 来累计的核废物储存罐已经超过30万个，每个容量约200升。并 且每年新增近1万个核废料储存罐。为此日本政府每年要投入约 570亿日元（约6亿美元）。1993年开始建设的青森县六所村核废 料再处理工厂是专门负责对从日本全国核电站收集而来的乏燃料 (经核电站发电使用过的核燃料)进行钚、铀等提取作业后，将所 剩高放射性废液进行玻璃固化的专门工厂。该厂原计划2008年正 式启用，但因接二连三地发生技术性故障而至今无法正常运行。 核废料 1.世界各国核废料处理概况 法国大约75%的电力来自核能。1991年法国政府开始进行固 体核废料处置的研究，到2006年向议会提交研究成果。法国政府 目前考虑的核废料处置场有三处，其中一个位于莱因河谷，但那 里的葡萄酒商担心会对其葡萄酒产生不良影响。 2000年12月，芬兰议会在对4个备选场所进行了15年的调查 后，确定在芬兰西海岸的建设处置国家核废料的埋藏地。 芬兰四个核电站中有两个在这里。存放核废料的铜密封罐将埋放 到400—700米深处的基岩中，岩体由片岩、片麻岩、花岗岩组成， 能储存9000吨的核废料，预计可使用40年。

核废料 2.世界各国高放射性废物处置库建设概况 国家 开始选址时间 预计运行时间 从选址到运行将耗费时间 美国 1983 2020 37 日本 1976 2040 64 加拿大 1973 2025 52 德国 1965 2008 43 瑞典 1976 2020 44 芬兰 1987 2020 33 英国 1976 2035 59 瑞士 1980 2020 40 核废料 3.民众对核废料的态度 核废料 3.民众对核废料的态度 2003年11月10日，在法国东部的洛泰堡，一辆载有12个核废料集装箱