《放射性废物的处理与处置》(11)高放处置

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1、放射性废物处理与处置李全伟西南科技大学国防科技学院核废物与环境安全国防重点学科实验室放射性废物处理与处置内容提要11、高放废物处置（p244~275）11.1高放废物地质处置11.2处置库的选址11.3处置库的设计建造11.3高放废物处置的研究开发活动11.3核素迁移研究11.3高放废物处置的国际现状高放废物处置方法高放废物（玻璃固化体）：4m3/(GW.a)特征：释热量高(2kW/m3)、长寿命α放射性、强β-γ放射性（4×1010Bq/L）、高放射毒性。处置方案：（1）可回取的空气冷却贮存数十年；（2）再以深地层或深海底放置。放射性废物处理与处

2、置第十一章高放废物处置高放废物固化体处置方案（1）深岩洞处置（岩盐、花岗岩）各国拟采用（2）废矿井处置（盐矿等）德国采用（3）深钻孔处置（岩盐、花岗岩等）实验开发（4）深海床置（粘土）实验开发（5）核嬗变处理实验开发（6）冰层处置设想（7）太空处置设想放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置高放废物的深地层处置高放废物的最终处置备受世人关注，是世界上最复杂的技术难题之一。高放废物深地层处置的基础：地球表面许多地区的地层长期以来（长达几亿年）极为稳定，故可以放心地贮存废物，实现与生物圈的长期隔离。适宜的地层主要有岩盐、花岗岩、凝灰岩、粘土岩等。U-2

3、38U-235Pu-239裂变产物（FP）次锕系元素（MA）约95%约0.9%约1%约3%约0.1%表11-1压水堆电站乏燃料主要核素组成高放废物处置：将高放废物同人类生活圈隔离起来。1957年美国国家科学院提出地质处置方案。把高放废物处置在500～1000m深的地质体中，通过建造一个天然屏障和工程屏障相互补充的多重屏障体系，使高放废物对人类和环境的有害影响低于审管机构规定的限值，并且可合理达到尽可能低。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置11.1高放废物地质处置放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置多重屏障体系（1）工程屏障：高放废物固化体

4、、包装容器、缓冲/回填材料和处置库工程构筑物，这些构成近场。近场包括全部工程屏障和最近工程屏障的一小部分主岩（通常伸展几米或几十米远）。（2）天然屏障：主岩和外围土层等，构成远场，即从处置库近场一直延伸到地表生物圈的广阔地带。多重屏障体系的作用是依靠和发挥整体性能的作用，某一屏障的不足性可由其他屏障的作用来弥补。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置11.2处置库的选址寻找满足要求的场址，难觅最佳场址。（1）构造地质调查；（2）水文地质调查（3）工程地质调查；（4）地球化学调查（5）气候/气象调查；（6）人文/经济/社会调查主岩：花岗岩、凝灰岩、

5、岩盐和黏土岩花岗岩：强度大、导热系数大；稳定性好，孔隙率小，含水量少。缺点是存在节理裂隙。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置选址原则（1）地质稳定，远离活断层和强地震带。（2）主岩有足够厚度和面积。（3）水文地质条件清楚。（4）主岩孔隙度小。（5）主岩导热性能好。（6）主岩机械强度高、热稳定性和辐照稳定性好。（7）主岩化学吸附性能良好。（8）人烟稀少，无地下资源。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置11.3处置库的设计建造高放废物处置库的概念设计在选定地层深处（大于500m）钻孔或利用废矿井建设处置库，设置若干处置单元和处置孔。从处置孔中

6、心往外形成一个由废物体—废物容器—缝隙—金属套筒—回填材料—岩石组成的严密的阻滞和屏障系统。废物放满后封堵处置孔，最终关闭处置库。可回取库封闭难度更高。全部地下处置工作必须由地面操纵的机械完成。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置通用概念设计方案：采用两口以上的竖井分别输运废物和工作人员。在选定深度的工作层面上建巷道，根据高放废物自释热和工程屏障热传导情况布置钻孔，在钻孔中叠放废物罐厚封堵钻孔。见图11-1。放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置美国尤卡山处置库概念设计方案：在300a内可回取，设计在选定深度的工作层面上打出一条主巷道，在主巷

7、道上分出许多支巷道，高放废物货包罐卧放在地下火车上，拉到设定存放的支巷道中，卧放在支巷道里，上面覆盖防滴水作用的钛防护罩。见图11-2。日本瑞浪地下实验室：位于花岗岩，～1000米日本幌延地下实验室~500m瑞典深地质处置：竖井--巷道型美国内华达州的尤卡山场址放射性废物处理与处置第十一章高放废物处置11.4高放废物处置的研究开发活动地下实验室（URL）提供接近实际处置条件的地质环境系统，提供设计参数、实践经验、人员培训，以及与公众沟通和国际合作。现在全世界已建成和在建的地下实验室共17个，有8个已投入运作。分属美国（凝灰岩）、德国（废盐矿）、

8、瑞士（花岗岩、粘土）、法国（粘土）、日本（花岗岩）、比利时（粘土）、加拿大（花岗岩）等。放射性废物处理与处置第十一章高放废