1、核废料的特性

从技术层面来看，核废料主要分为高放射性、中放射性、低放射性三类。高放射性核废料主要包括核燃料在发电后产生的乏燃料及其处理物。中低放射性核废料一般包括核电站的污染设备、检测设备、运行时的水化系统、交换树脂、废水废液和手套等劳保用品，占到了所有核废料的99%。中低放射性核废料危害较低;高放射性核废料则含有多种对人体危害极大的高放射性元素，例如只需10毫克钚就能致人毙命，这些高放射性元素的半衰期长达数万年到十万年不等。因此各种核废料处置方法是不一样的。

核废料所具有独特性质，使其在处理中非常麻烦：

①放射性: 核废料的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。

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。

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。

2、世界难题

过去几十年，如何处理核废料一直是核工业面临的一个悬而未解的难题。例如美国就已经在该问题上进行了长达20年的研究，并耗费了上百亿美元的支出。美国在1987年首次提出了在内华达州山脉中的深层地址结构中存放核废料的计划，但时至今日，该计划的实施仍然没有任何的进展。对于有"万年恶灵"之称的高放射性核废料，学界认为最为妥当的处置方法是地质深埋，但因其建造要求特殊、技术复杂，截至目前，在国际上并无一座成型的永久性放废库。

3、相关案例

美国：2013年3月22日，美国华盛顿州汉福德核禁区至少6个装有核废料的地下存储罐发生放射性和有毒废料泄漏。场区的177个储罐装有2亿升高放射性核废料，这些储罐早已超过20年的使用期，其中不少先前发生过泄漏，估计共泄漏378万升放射性液体。美国政府如今每年需要花费20亿美元清理该场区，这个数字占全美全部核清理预算总额的1/3。而要在该场区建设新的核废料处理工厂，预计耗资将超过123亿美元，至少到2019年才能投入使用。

前苏联：上世纪的冷战期间，原苏联出于成本等因素考虑，将核武器工厂产生的高放废料直接排入了附近的河流湖泊当中，造成了严重生态灾难。位于著名的原子能城车里雅宾斯克旁边的加腊苏湖曾经是野生动物的乐园，如今却因受到核废料污染变成了一潭死水，据俄罗斯环保专家称，该湖的生态环境在未来十几万年内都无法得到恢复。

1.送入太空 如果在太阳系游荡或向太阳坠落，核废料便很难对地球上的环境造成破坏。然而，如何将核废料送入太空还是一个难题。因为，使用火箭承载这种方式有时会遭遇发射的失败事故。

2.深度钻孔 深度钻孔需要将作废的核燃料棒包裹在密封的钢结构中，而后埋入地下数英里深的地方。其优势是可以在核反应堆就近地区进行钻孔，缩短高放核废料在处理前的运输距离。

3.海床下储存 海洋中大部分区域——海床都是由厚重的粘土构成，最适合吸收放射性衰变产物。然而，海床下储存需要在水下钻孔，有"墨西哥湾"漏油事故这一前车之鉴，貌似这种解决方案还要经受长时间的考验才能付诸实施。此外，在海洋内处理核废料的做法需要先修改国际协议。

4.埋入潜没区 将核废料埋入潜没区(潜没是指一个地板块受力下降到另一板块之下的过程)可以让作废的核燃料棒沿着地球构造板块的"传送带"移动并最终进入地幔层。然而，埋入潜没区这种处理方式也违背了一些国际条约。

5.冰冻处理 核废料的温度一般很高，将其装入钨球中投放到较为稳定的冰原上，钨球会随着周围冰的融化向下移动，上方的融冰则又再次凝固。不过，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。

6.封入合成岩 将核废料埋入地下需要考虑如何防止核废料污染周围的土壤和水。合成岩可以吸收清水反应堆和钚核裂变产生的特定废物。它们是一种陶瓷制品，能够将核废料封入晶格内，用以模拟在地质构造上较为稳定的矿石。

7.使用液压笼 一旦渗入地下水，地下核废料储存设施将变得尤为危险。如果在核废料周围建造一个类似三维深沟的水笼，地下水便不会渗入放射性物质。未来的核废料处理装置应该做到防泄漏，而液压笼的作用则是防止地下水污染的情况发生。

在过去30余年的运行中，中国核工业系统积存了几万立方米的中、低放固体废物，以及目前每年会产生约150吨高放废料。另外，专家推测，中国核废料存储空间上的压力会在2030年前后出现，那时，仅核电站产生的高放射核废料，每年就将高达3200吨。

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。

中低放废物处理：北龙处置场等

北龙处置场占地近21公顷，设计总处置容量为8万立方米，距大亚湾核电站5公里，距岭澳核电站4公里，广东及邻近地区核电站产生的中低放固体废物，都会被送往这里永久处置。自1991年勘探选址到2001年11月第一次暂存大亚湾核电站的废旧核导向筒，共耗时10年。

作为一种较为简单的民用核处理设施，北龙处置场在约13万平方米的范围内，设计了70个处置单元，可以处置8万立方米的中低放废物。每个处置单元就是一个17米×17米×7米的立方体屏蔽箱，由钢筋混泥土浇筑而成。当一个处置单元内充满废物货包之后，水泥浆将填充废物包之间的间隙，以求固定废物包，同时也起到增强屏蔽的作用。随后处置单元会被钢筋混凝土封顶。即使发生地震，它也是一个完整的水泥块，不会轻易破裂。

西北处置厂位于地表之下，距离地表有10-20米;北龙处置场建于地表之上，形成一个方盒子样子的封闭处。这个封闭处土埋之后形成山包，上面将种上植被，进行绿化。这两个中低放处置场，附近还要设置几十平方公里的安全屏障。

一个中低放处置场，一般需要与外界300-500年的隔离期。

高放废物处理：戈壁深处的"北山一号"

无论是北龙处置场或是西北处置场，都只能收贮核电站内产生的"软废物"。

2005年上半年，国防科工委专门开了一个处置高放射物质研讨会，着手进行中长期核废料处置规划，最后确定：中国将建设一座永久性高放射物质处置库，设计寿命10000年，容量要能储存100至200年间全中国产生的核废料，在满了之后就永久地封掉。即至少100年之后，大陆才会出现第二座永久性高放物处置库。根据中国核电发展规划，我国大约会在2015年至2020年左右，确定永久性高放射核废料处置库的库址。

为避免对环境造成不良影响，高放射性核废料必须经过严格的处理过程。这些核废料首先要被制成玻璃化的固体，然后被装入可屏蔽辐射的金属罐中，最后将这些金属罐放入位于地下500-1000米的处置库内。由于核废料的半衰期从数万年到10万年不等，在选择处置库时必须确保其地质条件能够保障处置库至少能在10万年内安全。

甘肃敦煌北山是一直以来传闻中的大陆首座地下核废料处置库，代号"北山一号"。不过它的准确名称是"高放废物地质处置库甘肃北山预选区"。这里位于敦煌莫高窟东南约25公里，是一片与海南省面积相当的戈壁滩，人烟非常稀少，整个地区人口不到1.2万人，可以说除了沙砾和枯黄的骆驼草以外，寂寞得连回声都没有。北山经济发展较为落后，周围没有什么矿产资源，建设核废料库对经济发展影响较小。这里气候条件也很理想，全年降雨量只有70毫米，而蒸发量却达3000毫米，因此地下水位很低，也就减少了放射性元素随地下水扩散的危险。北山还拥有便利的交通运输条件，库址距离铁路只有七八十公里。此外北山的地质条件非常优越，这里地处地壳运动稳定区，库址所在地有着完整的花岗岩体，而花岗岩是对付辐射的最好的'防护服'。国际原子能机构的专家们在北山进行考察之后称，北山是世界上最理想的核废料库址之一。

高放核废料处置场建设迫在眉睫

由于在核废料处置库建成之前，所有的高放射性核废料只能暂存在核电站的硼水池里。如果我们不能及时建成核废料处置库，中国核工业将面临着核废料无处存放的境地。

在这方面，美国曾有过惨痛的教训。美国原计划在1998年建成高放射性核废料处置库，但由于技术难度过高，尽管美国政府投入了大量财力、人力进行研究，最终还是不得不将建成时间延长至2010年。这一结果直接导致了美国40多个核电站储存核废料的水池全部爆满，造成了巨大经济损失并使核电站业主状告美国能源部。

我国的高放射性核废料处置库计划在2030-2040年建成，可以说已经相当紧迫。同时，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962亿美元。根据中国核电未来规模，中国高放射性核废料处置库将耗资数百亿人民币，容量足以容纳中国核工业未来产生的所有高放射性核废料。我们的处置库将把核废料永远地禁锢在地下深处。