全球的核廢料都去哪了

全球的核廢料都去哪了

如同生物代謝一樣，任何工業生產都免不了產生「排泄物」，核電站也不例外。但相比之下更令人擔憂的是，核電站的「排泄物」——核廢物是帶有放射性。那麼，核廢物的產生量有多大？世界各國都是如何實現安全處置的？

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核電站產生的廢物比其他工業廢物少

人類的生產和生活活動都免不了產生廢棄物，核電站也不例外。從鈾礦石開採、加工成核燃料元件，送到核反應堆發生核裂變反應，釋放出大量能量發電，再後處理用過的燃料元件（乏燃料），這個過程產生的核廢物，比起其他工業活動來說，人均廢物產生量要低得多。羅上庚教授以核電大國法國舉例，法國是世界上核電大國，近8成電力來自核能。法國工業廢物總量均攤到每個人是3000公斤/年，其中有毒廢物是100公斤/年，作為有毒廢物之一的放射性廢物，只佔其中的1%，也就是1公斤/年，而高放射性廢物又只佔放射性廢物的1%（10克/年）。

存放固化的核廢物所用的黃色不鏽鋼桶

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用「鐵籠」和「地牢」封存高放廢物

負責世界各國核技術合作和安全監管的國際原子能機構（IAEA），根據放射性強度和半衰期，將放射性廢物由低到高分成6個等級：免管廢物（EW）、極短壽命廢物（VSLW）、極低水平放射性廢物（VLLW）、低水平放射性廢物（LLW）、中等水平放射性廢物（ILW）和高水平放射性廢物（HLW）。

免管廢物的放射性微乎其微，是不需要按放射性廢物來管控的廢物。這類放射性廢物只需要按普通工業污染物標準進行常規處理後，便可以直接向外界排放。IAEA規定，免管廢物對個人的有效劑量不超過10微希/年。這個數值非常小，拍一張X光片的輻射劑量就能達到200～300微希。

極短壽命廢物的放射性水平高於免管廢物，不能直接當作普通工業廢物處理，但它的半衰期極短，衰變速度非常快，放射性在短時間內就能下降到解控水平。因此這類放射性廢物的處理措施是先封存一段時間，讓它自行衰變，等其放射性水平減弱到免管水平後，就可以按免管廢物的標準進行處理。這類廢物如核醫療中常用的碘-131、鍀-99m等。

極低放射性廢物的放射性水平很低，處置起來相對寬鬆，有些國家如美國、英國等國允許其在環保部門批准後，送到工業垃圾填埋場進行填埋。低放廢物和中放廢物需要保證安全隔離三五百年，多數國家採取近地表處置。處置庫選擇地質構造穩定、水文地質條件好的場址，經過安全論證和環境評價，獲得許可證後才能批准建設。處置庫需有厚達2～5米、由不同材料組成多層結構覆蓋層，防止風化、透水、植物紮根、動物打洞、打井、開礦等各種可引起處置庫破壞的活動。處置庫裝滿後，這個場所就要封閉，封閉並不等於萬事大吉，而是進入持續監控和定期維護階段。核電站運行只產生低、中水平放射性廢物，所含的主要核素為鈷-60（半衰期5.27年）和銫-137（半衰期30年），按半衰期來算，300年隔離之後，已經過了10～15個半衰期的衰變，放射性水平已經降到了原來的千分之一到十萬分之一。這時候，即使有放射性泄漏釋放到環境中去，影響也就微不足道了。

而高放廢物產生於乏燃料後處理,或者是要直接處置的乏燃料。別看高放廢物只佔核廢物的1%，其放射性甚至比其餘99%的核廢物還要高，同時它還不斷釋放大量的熱能，其所含的核素,有的半衰期很長(億年以上)、毒性很大。對於高放廢物，必須採取500～1000米的深地質處置, 用多重屏障實現安全隔離萬年以上。目前瑞典和芬蘭已找到了高放廢物處置場址，預期在近十年內可建成高放廢物處置庫。美國、法國和中國等許多國家都處在選址階段。

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核廢物處理有多種可靠技術

我國對核廢物採取「減少產生、分類收集、凈化濃縮、減容固化、嚴格包裝、安全運輸、就地暫存、集中處置、控制排放、加強監測」的原則。具體到核電站的「三廢」（廢水、廢氣、固廢），已成功開發了許多處理措施。對於廢氣的處理，核電站設置有針對性的氣體過濾裝置，專門「抓捕」廢氣中的放射性核素、顆粒物和氣溶膠。比如有放射性碘廢氣的場所，配上碘過濾器；在放射性氣溶膠高的場所，用氣溶膠過濾器。高效微粒過濾器（HEPA）對空氣中0.3微米以上尺寸的顆粒物可達到99.97%的過濾效率。凈化過濾後的廢氣，經檢測才由高煙囪排放到大氣中。

廢液的處理方法和常規的水質凈化原理相似。首先根據放射性成分的不同，通過物理過濾、化學沉澱、蒸發、離子交換、反滲透、超濾等手段，對廢液作凈化處理，達標之後才允許排放到外界環境中去。濃縮物、殘渣、泥漿等聚集放射性物質的成分，則要摻入水泥、瀝青或塑料中去進行固化處理（目前普遍採用水泥固化）。高放廢液則要用玻璃固化處理。

低、中放固體廢物一般通過焚燒或壓縮等辦法作減容處理，封裝在容積200或400升的金屬桶中，最後按廢物等級分類處置。高放固體廢物則先要冷卻20～50年後才能送去處置。

儲存在去離子水中以隔絕熱能和放射性的乏燃料

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全球核廢物處置庫有上百座

全球低、中放廢物的處置庫數量已有百多座，各國因地制宜，形式多種多樣，如法國芒什近地表處置場和奧布近地表處置場、德國莫斯萊本廢鹽礦處置庫、瑞典濱海處置庫、韓國月城處置庫、芬蘭洛維薩處置庫和奧基洛托處置庫、日本的六所村近地表處置庫和我國西北處置庫及廣東北龍處置庫等等。對於高放廢物的處置，由於要求極高，目前世界上僅美國建成了一個深地質處置庫用於處置超鈾廢物。

對於核電站的乏燃料，少數國家確定了直接處置路線，而中國和英、法、俄、日及印度等國家對乏燃料採取的是後處理路線，還有不少國家抱以「等著瞧」的態度。

從核反應堆中卸下來乏燃料，不僅含有核反應產生的鈈，還有一部分沒用完的易裂變核素鈾-235，還有許多可轉變為易裂變核素的鈾-238，這些都是寶貴的財富。經後處理方式，回收鈾、鈈等高價值的核素，還能繼續用來發電。所以，為了充分利用鈾資源，減少對鈾礦的需求，後處理路線（也稱閉路循線）被作為上策選擇。

用來存放低放廢物的近地表處置場

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確保核電站流出物的安全

核電站向外排放廢氣和廢液，不是隨隨便便排出去的。廢氣和廢液的排放口都要經過嚴格選擇，不允許設在國標《地表水環境質量標準》中定義的Ⅰ類和Ⅱ類水源流域；向外排放的放射性核素要進行總量和濃度雙重控制；核電站在排放管道上裝有連續監測和取樣分析監測設備，發現超標會觸發報警和（或）自動阻斷排放；在核電站周邊環境中設置許多監測點；此外還有定期進行報告和評價等制度。我國《放射性污染防治法》和國務院《放射性廢物安全管理條例》，對核電站排放和放射性廢物管理都有明確規定。

芬蘭正在修建的乏燃料處置庫，被命名為「Onkalo」，意思是掩藏之所。該處置庫竣工後將是全球第一個乏燃料最終處置庫，來自芬蘭各個核反應堆的乏燃料將被密封至少10萬年。

撰文：季天也

責編：季天也

網編：胡仲濤

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