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核废料处置场是怎么选址的?

添加时间:2024-01-20

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2008年,丹麦导演麦克‧麦迪逊()拍摄了一部纪录片,名为《Into (走向永恒)》(又译《核你到永远》)。该片2010年上映,讲述了芬兰建设“安克罗”核废料处理厂的故事。

影片一开始的旁白说到, “我们费尽心思,就是为了确保能保护你(人类)。”

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的确,在目前全球年产一万一千多吨高放核废料的今天,如何安全又及时地处理它们是每个有核电的国家都在苦苦思索的问题。

在目前世界上公认的深地质处置方法面前,选址成为最困难的问题之一。因为在普通人的认知中,核废料犹如巨大的定时炸弹:它有安全隐患,它的危险是长期而不可知的,它如果被埋藏在生活环境的周围那势必会污染自己……

即便在芬兰的这部影片中,当受访者被问到关于核废料处置的问题时,他们也是老实地回答“不知道”。

人们对于核废料的惶恐,用“谈‘核’色变”形容一点也不为过。

对于核废料的惶恐,也在国内发生着:

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连云港市人民政府今天凌晨一点通过官方微博宣布:暂停核循环项目选址前期工作。

这个项目的背景是中法核循环项目,中方将引进法国核循环技术,由法国承担总体技术责任,中方负责建设。项目建成后将用于处理国内核电站使用后的燃料。连云港被列为项目选址的备选之一,这在当地民众中引发了极大争议。

人类对于原子能的开发利用始于20世纪50年代末,在这并不算短暂的沿革中,尽管许多国际上知名的铀矿专家都对“放射性废物处置”课题情有独钟,但遗憾的是, 迄今为止仍没有彻底的解决方案。

核废料难处置、隐患多

核废料( waste )泛指在核燃料生产、加工过程中产生的,以及核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料。 核废料的特征是:放射性;射线危害;热能释放。

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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%,处理起来相对容易;高放核废料含有超过二百种的各种辐射同位素,其中对环境与人体影响最严重的,包含碘131、铯137、锶90、钸239等等,这些核废料的半衰期从几天到数万年都有。其中一种被称为“钚”的核素,只需摄入10毫克就能让人致死。其毒性尚不能用普通的物理、化学或生物方法使其降解或消除,只能靠自身的放射性衰变慢慢减轻其危害。

现行处置方式

按照国际原子能机构的规定,对已产生的核废料分类收集,分别贮存和处理。尽量减少容积以节约运输、贮存和处理的费用。核废料最好以稳定的固化体形式贮存,以减少放射性核素迁移扩散。

对于中低放核废料的处置方式,国际通行首先由核电站内部暂存库密闭金属桶不超过五年,然后将其运抵中低放核废料处置场,埋入100-300米的地下。

而高放核废料,国际上有两种通行处理方法:一种是“一次通过”,也可称作开式核燃料循环,即燃料在核电站反应堆内燃烧完后经包装后直接处置;另一种则是对乏燃料进行后处理,回收其中的铀和钚,再加工成燃料组件再利用,称为闭式核燃料循环。上世纪80年代,我国已坚定地提出了核能发展“三步走”(即压水堆——快堆——聚变堆)的可持续发展道路,并确定了核燃料闭式循环战略。中法核循环项目即采用此种方法。具体做法是先在核电站内部水池中贮存5-10年吸收残余热量,再运到后处理厂,回收利用乏燃料中96%的铀和钚,剩下4%废液固化成玻璃体,存放一段时间,运至高放处置场地下500-1000米深层掩埋。

但这两种方式的最后一步均为深地质处置法:在地下建造一个处置库。为了保障核素不会向外迁移,必须设置层层屏障。首先将高放废液进行玻璃固化,再将玻璃固化体装入金属罐。在处置库中这些废物罐周围充填有回填材料。同时还要找到一块巨大的天然岩石做处置库的外壳。因为稳定完整的岩体才是确保核素不向外迁移的最强有力的保证。

选址成各国难题

国际原子能机构将“安全和永久”列为处理核废料的两个必需条件。其中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污染。

这对选址工作提出了很高要求。具体而言,核废料处理厂选址要考虑以下因素:

1 远离人口众多的地区,避免放射性污染。

2 离产生核废料的核电站近。这是因为在核电站冷却热量之后,乏燃料需要运抵核废料处理厂进行处理。距离相近可以减少运输途中的不可控因素,也可以节省运输成本。

3 交通方便。核废料在经过处理之后,需要运抵处置场所进行深埋处理,由此需要处理厂周边交通方便。

4 靠近非饮用水源。核废料的处理需要大量的水源,但因为核废料的污染性,靠近饮用水源并不合适,而非饮用水源地的海边就成为首选。

而深地质处置库选址主要考虑以下因素:花岗岩是基岩的地区;人口密度小;雨水少、蒸发量大;地壳比较稳定;经济发展前景不好、没有矿床。

此次中法核循环项目,据介绍将同时具有三方面功能:一是每年处理800吨的国内核电站乏燃料,通过核循环提高铀资源利用率,为核电可持续发展保驾护航;二是建设乏燃料离堆贮存中心,一期贮存能力为3000吨;三是将高放废液玻璃固化,实现高放废物长期管理的固有安全。

我国从1986年开始研究探索核废物地质处置。2003年公布《放射性污染防治法》,规定高放废物要集中处置;2006年,原国防科工委、科技部和原国家环保总局联合发布《高放废物地质处置中长期研发规划指南》,明确处置库研究开发和建设时间表。其中明确,2006-2020年为处置库试验室研究开发和选址阶段,2021-2040年为地下处置库试验阶段,2050年建成高放废料处置场并投入运营。

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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。位于四川的飞凤山处置场(西南处置场)正处在建设阶段。西南处置场场址821厂本就是用了几十年的军工基地,和甘肃的404厂一样,选址时避免了巨大争议。但据了解,四川省也只同意接受省内核废物。

回溯过去,国家原计划建设西南、西北、华东、华南、北方五个中低放废物区域处置场,但建成的只有两个。 这其中的原因,在于地方政府对于在当地建设处置场有抵触情绪。华东处置场的选址就是由于这一原因而一直没有能够定下来。

而反观国外,它们在核废料处理场地的选择上也是费尽周折。

早期:离境处理

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全世界有核电的国家都有一个共同的愿望和做法: 不把核废料放在自己后院。早期俄罗斯等一些国家出让土地贮存核废料。芬兰在1994年以前将核废料送往俄罗斯处置。后来各国纷纷拒绝接收核废料,所以曾做离境处理的国家就不得不重新规划核废料的处置问题。

美国:项目进行中被撤销执照

美国政府曾准备在内华达州人烟稀少的犹卡山建造一座核能废料最终处置场。

犹卡山大约位在赌城拉斯维加西北方140公里,离洛杉矶东北方约330公里的地方。美国政府认为犹卡山是沙漠区,无论在地理位置上,天然屏障上,与附近人口分布方面,都可以保护现在和未来民众的健康和安全。在花了数十年的设计与建造,花费了约百亿美元的经费之后,经过评估,未来还要再投入500亿美元以上的经费。

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但到了2010年竟然被撤销了执照,这是由于内华达州政界的反对。州长Kenny Guinn坚决反对这项计划,这是因为时任美国总统的布什当初竞选时曾保证在完成彻底的科学研究之前,不会决定核废料贮存场的地点。内华达州长还表示,内华达州内并没有核能发电厂,为什么要将核废料运至该州贮存。

除此之外还存在运输技术和地质复杂等问题,或致放射物质外泄。

当然,在选址上进行顺利的国家也有许多。概括而言,它们都做到了 出台相关法案和尊重民众。

德国:政府和民间代表共同考察

在德国,今年7月5日,经过两年的讨论,德国核废料处理委员会向柏林递交了总结报告。长达600多页的报告涉及高放射性核废料的处理标准及意见,德国联邦议院和参议院将以此报告作为制定相应法律的基础,来确定以何种标准寻找适合存放核废料的地点。核废料处理委员力求将选址程序最优化。委员会在报告开头就提出了大量意见,如何公开、透明和富有成效地应对争议。首当其冲的处理原则就是,认真倾听每一种声音,严肃对待每一个争议。此外,委员会建议的“全民参与系统”包括:建立“公众监督团”,监督团成员由德国公民组成,受国家委托进行监督工作,陪审团不受政府和议会干涉,且可随时处理其他民众的咨询请求。

据《德国之声》报道,德国政府日前首次就在德境内寻找核废料终端储存地草案取得了共识,并将于年内进行表决。

根据该草案,将由来自政府和民间的24位代表组成专门委员会,在2015年底前考察哪些地点适合存放核废料,并于2031年最终敲定存放地点。德国多位政要均表示,该草案达成共识是一次重大突破,有利于为核废料储存地的选择确立科学标准。

芬兰:谨慎管理核电赢得民众信任

芬兰的国会在1994年通过了一项重要的法案《芬兰核能法修正案》。法案中规定,凡是由芬兰本土生产的所有核废料,只能储存在芬兰境内。

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2000年,芬兰选定了西海岸距离核电厂约5公里的地方,建造全球第一座深层核废料储存的设施,称为“安克罗”(),意为“掩藏之所”。

它从2004年开始建造,预计2020年可以开始贮存。但跨两个世纪才会全部完成,然后封死,不与外界接触。

芬兰的规划目标是,要将核废料存放在安克罗10万年。由人类历史来看,迄今没有任何人工建筑超过1万年,安克罗可能会是人类文明中最不朽的建设。

由于芬兰对核电的管理谨慎小心,民众对核能比较信任与友善,根据近年的民意调查,芬兰大约有七成的民众支持核能。

德国、芬兰等国家和地区的经验表明,尊重公众的知情权,欢迎公众参与才能减少争议的发生。

正如《Into (走向永恒)》中所说,“我们所生活的这个时代文明,是史上最依赖电力的,电力是我们主要的资产。”核电站为我们提供了难以估量的电力,但在核废料处理面前,我们所欠缺的仍有太多。

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(参考资料来源:中国地质科学院官网、中国能源报、中国新闻网、凤凰网等)

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