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在当前全球低碳发展的趋势下,掌握先进的核能技术将成为一个国家核心竞争力的标志。但发展核能,必须坚持安全第一的根本方针,确保消除对公众健康和环境产生严重影响的放射性物质外泄。对核废料的处理,是其中重要的一环。
核废料按物理状态,可分为固体、液体和气体3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)3种。中低水平核废料主要来自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%;高放核废料因为其具有高度放射性,俗称为高放废料。
国际原子能机构对于核废料的处理和处置要求很严,并要求各国遵照执行。安全、永久地处理核废料有两个必需条件,最重要的条件是要安全,能够永久地将核废料封闭在一个“容器”里,并保证数万年内不泄漏出放射性。要找到一种能够在几万年内,都经受得住放射线辐射的物体,一直是科学家努力的方向。
核废料的处理,国际上通常采用海洋和陆地两种方法处理核废料。一般是先经过冷却、干式储存,然后再将装有核废料的金属罐投入选定海域4000米以下的海底;或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中。美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等一些国家因幅员辽阔,荒原广袤,都准备采用陆地深埋法。
有人提出了“冰盖处置”的设想——把高放废物放置在南极或北极的冰盖上,由高放废料本身产生热量融化冰层,使废料桶最后沉到冰层底部,从而被永久隔离。但是由于冰盖路途遥远,冰盖的地质演化具有不确定性,这种方法也没有进入实际操作。还有科学家提出将核废料抛入深海沟等方法。但实现起来都有困难。目前,世界上公认的最安全可行的方法就是“深地质处置”方法,即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中永久保存。
高放射性核废料处置库又是一项耗资巨大的工程。
以美国为例,其尤卡山核废料处置库工程预算达437亿美元。北欧国家瑞典为了建设核废料处置库也花费了200多亿元人民币。我国计划在2030—2040年完成处置库的建设。在核废料处置库建成之前,所有的高放射性核废料都暂存在核电站的硼水池中。
在芬兰西海岸的奥尔基卢奥托岛,一条迷宫般的地下隧道正在建造中——这是一个用来储存核废料的仓库。据美国全国广播公司报道,这一地下核废料仓库的设计考虑了地震甚至是未来冰河时代的潜在影响。核废料可在其中安全存放10万年。预计该设施将于2024年启用。此举或将成为其他国家效仿的模板。
1987年,美国国会通过《核废物政策法修订案》(NWPAA),指定尤卡山场址为唯一高放废物处置库候选场址,要求能源部对其场址特性进行评价并查明该场址作为地质处置库的适宜性。2002年7月9日,由总统推荐并经美国国会批准,尤卡山场址被确定为高放废物地质处置的最终场址。
法国计划从2025年起在布雷储存核废料,但存储设施的建设工作仍未展开,该项目还处于公众论证阶段,预计建设工作将于2017年启动,耗资350亿欧元左右。资料显示,截至2010年末,法国存储的各种核废料的体积达到132万立方米,预计到2030年核废料的体积将增加一倍,达到270万立方米。其中,高放核废料的体积为2700立方米,所占比例仅为0.2%。然而这些高放废料的放射性在核废料总放射性中所占比例却达到96%。
中国从1986年开始研究探索核废物地质处置。2003年公布了《放射性污染防治法》,规定高放废物要集中处置;2006年科技部等部门共同制定了《高放废物地质处置研究开发规划指南》,制定了一个三阶段的策略——从2020年到2040年依托地下实验室,开展现场实验;2040年开始建造处置库,到2050年建成处置库。届时可以接收核废物,开始正式运行。