放射性廢物處置遇技術(shù)難關(guān)

作者： 甘曉

日益增加的放射性廢物令人擔(dān)憂，然而很多專家都無法清楚說出目前中國究竟有多少放射性廢物。公眾的擔(dān)憂不僅來自不斷發(fā)生的核泄漏事故，更與放射性廢物的管理息息相關(guān)。將于3月1日實施的《放射性廢物安全管理條例》或?qū)⑼苿游覈派湫晕廴疚锏姆乐喂ぷ鳎孕枰邮芄姷膶徱暸c檢驗。

2月13日，離大學(xué)正式開學(xué)還有一星期，《中國科學(xué)報》記者來到位于北京師范大學(xué)南門外的放射性藥物化學(xué)實驗室。

實驗室管理員李娜一早便開始忙碌起來。“過幾天，我就更忙了！”她一邊在放置放射性廢物的冰柜前作記錄，一邊說，“等學(xué)生放假回來之后，實驗產(chǎn)生的放射性廢物又會多起來。”

在煩瑣的處理流程和冗長的半衰期中，李娜必須每天記錄下放射性廢物的情況，等待專門機(jī)構(gòu)將這些特殊的“垃圾”集中收走。

如同李娜所在的這間實驗室一樣，許多實驗室也產(chǎn)生放射性廢物。不僅如此，廣泛使用的核電站、鈾礦、輻照設(shè)備等工業(yè)設(shè)施則產(chǎn)生了數(shù)量更多、放射性劑量更大的廢物。

2003年正式實施的《放射性污染防治法》，標(biāo)志著我國依法防治放射性污染工作邁出了重要的一步。法律明確規(guī)定了放射性污染管理的五個方面，放射性廢物管理則是其中之一。在此基礎(chǔ)上制定的《放射性廢物安全管理條例》將于今年3月1日起實施。

中國輻射防護(hù)研究院三廢治理研究所副所長孫慶紅告訴《中國科學(xué)報》記者，目前最大的難題在于高放射性水平廢物的永久處置。

越來越多的“垃圾”

核技術(shù)在醫(yī)藥、能源、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)讓人們嘗到了它的甜頭。同時，日益增加的放射性廢物也讓專家們頭疼不已。但當(dāng)《中國科學(xué)報》記者采訪相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜視r，卻沒有一位專家能說得清目前究竟有多少放射性廢物。

李娜所在的放射性藥物化學(xué)實驗室主要研究放射性藥物在動物體內(nèi)的情況，每天都會產(chǎn)生大量包含放射性的溶液和動物尸體。

李娜介紹，他們所用的藥物半衰期都不長，而10個半衰期后，放射性劑量則被認(rèn)為已經(jīng)減少到不足以造成傷害的程度，便可以進(jìn)一步處置。“這個時候，我們就可以向環(huán)保局提出申請，請專門人員來收走這些廢物了。”

最近這些年，李娜感到收“垃圾”的人來得越來越頻繁，實驗室的放射性廢物也越來越多了。

同樣地，據(jù)中國原子能科學(xué)研究院統(tǒng)計，2009年，該院共收貯放射性固體廢物22.2立方米，主要有污土、金屬、工作服、塑料、玻璃、棉紗等，均為“低水平放射性廢物”。在1996年發(fā)布的《放射性廢物分類標(biāo)準(zhǔn)》中，這是一種“在正常操作和運(yùn)輸過程中通常不需要屏蔽”的放射性廢物。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實驗室教授李玨忻也對《中國科學(xué)報》記者稱：“隨著技術(shù)的發(fā)展，核儀器使用越來越多，留下的廢物肯定越來越多。”例如，在找礦時地質(zhì)工作者使用的探傷儀，其中帶有小型放射源。

不僅在科學(xué)研究上，放射源也快速進(jìn)入了民用領(lǐng)域。在常見的煙霧報警器中，便含有少量的放射性金屬鐳。“單個報警器放射性強(qiáng)度很低，但廣泛使用后數(shù)量激增，放射性鐳的處理便成了大問題。”孫慶紅指出。

輻照技術(shù)的推廣也帶來不少放射性廢物。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2011年，全國已建成運(yùn)行的輻照裝置超過200座。

早在1975年，湖南彬州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所獲取鈷源38支，放射總強(qiáng)度為5500克鐳當(dāng)量。當(dāng)時，彬州市農(nóng)科所利用鈷源先后開展了輻射誘變育種、食品滅菌消毒、刺激作物增產(chǎn)、輻射產(chǎn)品加工等綜合性應(yīng)用。

30多年后，這批鈷源早已廢棄。其間產(chǎn)生了大量放射性廢物，針對這些廢物的處置則花費(fèi)了330多萬元的經(jīng)費(fèi)。

此外，自1956年以來，全國幾十座鈾礦山、鈾水冶廠、鈾采冶聯(lián)合企業(yè)已遍布云南、西藏、內(nèi)蒙古等地區(qū)，完整的鈾礦冶工業(yè)體系同樣留下了危險的放射性廢物。

孫慶紅透露，我國現(xiàn)有核電站中，每一個百萬千瓦級的機(jī)組將產(chǎn)生50到100立方米的放射性固體廢物。

而根據(jù)2007年國務(wù)院批準(zhǔn)的核電中長期規(guī)劃，到2020年前，中國將新建27個百萬千瓦級核電機(jī)組，屆時將有超過30臺的百萬千瓦核電機(jī)組投入運(yùn)行。據(jù)此估算，到2020年，由這些核電機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的放射性固體廢物將在1500到3000立方米之間。

值得注意的是，盡管這些來自核電站的廢物體積看上去并沒有達(dá)到驚人的地步，但它們都屬于“高放射性廢物”，其放射性水平高、釋熱量大、毒性大，處理和處置難度非常大，且費(fèi)用非常高。

日益嚴(yán)格的管理

近年來，不斷發(fā)生的核事故讓人們談“核”色變，也與放射性廢物的管理無不相關(guān)。西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院教授胡華四向《中國科學(xué)報》記者強(qiáng)調(diào)：“放射性廢物安全管理事關(guān)人體健康和環(huán)境安全，也直接關(guān)系到核能和非動力核技術(shù)及應(yīng)用事業(yè)的健康發(fā)展。”

其實，早在1987年，當(dāng)時的國家環(huán)保總局下發(fā)文件《城市放射性廢物管理辦法》。該《辦法》對放射性廢物的分類、產(chǎn)生放射性廢物單位的責(zé)任、廢物的收運(yùn)及廢物庫的管理都作了詳盡的規(guī)定。

對此，胡華四解釋：“放射性廢物處理、貯存、處置活動是放射性廢物管理的三個核心環(huán)節(jié)。”而放射性廢物管理還應(yīng)以安全為目的，具體應(yīng)遵循“減少生產(chǎn)、分類收集、凈化濃縮、減容固化、嚴(yán)格包裝、安全運(yùn)輸、就地暫存、集中處置、控制排放、加強(qiáng)監(jiān)測”的原則。

但是，由于管理不善帶來放射源丟失、違規(guī)使用的事故仍然時常發(fā)生。

2004年7月12日凌晨，唐山市某建筑工地技術(shù)人員因操作不慎，將一個用于工業(yè)探傷的硒-75放射源失落在施工現(xiàn)場。10余名工人誤將放射源當(dāng)做機(jī)器配件，最終發(fā)現(xiàn)主要受照者受到全身非均勻照射。

無獨(dú)有偶，2008年4月11日，山西省農(nóng)科院旱農(nóng)輻照中心發(fā)生了一起嚴(yán)重的鈷源意外照射事故。由于違規(guī)使用已經(jīng)退役的鈷源室照射藥劑，數(shù)名工人受到不同程度的輻照。

另外，在鈾（釷）礦和伴生放射性礦開發(fā)利用過程中，由于對放射性污染防治重視不夠，缺乏對放射性污染防治的專項管理制度，亂堆、亂放放射性廢礦渣的情況也時有發(fā)生，由此造成的放射性污染威脅著環(huán)境安全和公眾健康。

中廣核中科華核電技術(shù)研究院反應(yīng)堆工程設(shè)計與燃料管理研究中心主任肖岷向《中國科學(xué)報》記者介紹：“針對這些情況，政府部門對放射性廢物進(jìn)行了日趨嚴(yán)格的管理。”

國務(wù)院法制辦公室負(fù)責(zé)人解釋，《放射性污染防治法》規(guī)定了“要盡量減少放射性廢物的產(chǎn)生量”、“排放廢物要經(jīng)國家許可”、“對高放廢物要進(jìn)行分類處理”等原則性問題，而將于今年3月1日起實施的《條例》則將法律的原則規(guī)定具體化了。

那么，對具體單位而言，新《條例》的實施將帶來什么變化？北京市環(huán)保局宣傳教育處工作人員稱，目前仍在等環(huán)保部的進(jìn)一步通知。截至發(fā)稿時，記者仍未得到回應(yīng)。

肖岷認(rèn)為，國家對放射性廢物的管理力度加大，不僅相關(guān)文件得到了細(xì)化，管理體系也在進(jìn)行調(diào)整。

有報道稱，我國在核安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)上將進(jìn)行大幅度調(diào)整，國家能源局將新增設(shè)核電司，國家核安全局在原來一個司的基礎(chǔ)上調(diào)整到三個司，核安全監(jiān)管人員增加近千人。國防科工局新增設(shè)核應(yīng)急司。

永久保存難題

孫慶紅長期與放射性“三廢”打交道，中低放射性水平的廢物主要以暫存后處置為主。公開資料顯示，目前中國已建有兩座中低放射核廢料處置庫，分別位于甘肅玉門和廣東大亞灣附近的北龍，還將在華東和西南建設(shè)兩座區(qū)域性低放廢物處置庫。

1944年，美國田納西州橡樹嶺進(jìn)行了世界上首次放射性廢物的處置。在今天看來，第一個用于處置“放射性污染的破碎玻璃器皿”的處置場，只不過是橡樹嶺處置場中的一條簡易地溝，填滿了未經(jīng)處理的廢物。

在核動力發(fā)展的初期階段，世界上其他國家也都采取了與此類似的方法進(jìn)行放射性廢物處置。如今，國際原子能研究機(jī)構(gòu)成員國中已經(jīng)有100多座專業(yè)的設(shè)施運(yùn)行。

在普通人眼中，放射性廢物暫存庫恐怕是一個非常神秘的地方。據(jù)統(tǒng)計，截至2011年，我國已建成31個放射性廢物庫。孫慶紅向記者透露，我國幾乎每個省都有自己的放射性廢物暫存庫。

1998年建成的湖北省城市放射性廢物庫深藏在大別山脈的崇山峻嶺中。戒備森嚴(yán)的倉庫配備厚實的鐵門，地面上有一個個標(biāo)有字母的水泥蓋板，放射性廢物就封存在蓋板下面。

運(yùn)送廢物的卡車，必須加裝防護(hù)鉛板，每次將放射源搬入庫中后，經(jīng)辦人員、車輛必須進(jìn)行徹底清洗。這些“洗澡水”被排入專門的蒸發(fā)池，防止其混入地表及地下水體。

去年6月，該庫結(jié)束了為期8年的改造工程。改造后的廢物庫實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，這在全國放射性廢物庫建設(shè)中走在了前列。

與此相比，高放射性水平廢物處置的技術(shù)要求則高很多。高放射性核廢料含有多種對人體危害極大的高放射性元素，10毫克钚就能令人斃命。

所以，在孫慶紅看來，目前最大的難題在于高放射性水平廢物的永久處置。

核工業(yè)北京地質(zhì)研究院環(huán)境工程研究所所長蘇銳曾撰文稱，高放廢物的最終去向是深地質(zhì)處置。這需要把高放廢物埋藏在距離地表深約500米到1000米的地質(zhì)體中，使之永久與人類的生存環(huán)境隔離。

首先要將高放廢液變成玻璃固化體，再將玻璃固化體裝入金屬罐中，并在地下1000米的深部找一塊2平方公里到10平方公里不等的堅硬巖石，將裝有高放玻璃固化體的廢物罐埋藏其中，最后用一種特殊的回填材料將所有深部空間封填。

孫慶紅形容：“看上去有點像一座巨大的墳?zāi)埂！?/font>

因此，地質(zhì)條件是首要的考慮因素。南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院水科學(xué)系教授周啟友向《中國科學(xué)報》記者介紹，選擇高放廢物的處置地點最重要的則是要地下水的條件。

“我們要尋找一個不含地下水或者地下水移動非常緩慢的地方。”周啟友說，“除了自然條件，還需要加固工程屏障，對巖石圈進(jìn)行保護(hù)。”據(jù)此，一些專家認(rèn)為甘肅敦煌北山可能是將來最為理想的高放廢物處置庫。

不僅是中國，高放廢物的處置也是一個全球性的難題。從建造核電站的那天起，德國政府有關(guān)機(jī)構(gòu)和地質(zhì)、核電專家就在為核廢料的最終去處而發(fā)愁。

目前已知的看法是，核廢料在相當(dāng)長的時間內(nèi)不得流入自然界。那么，什么樣的建筑構(gòu)造和地點能經(jīng)得住自然界的滄海桑田？

“別放在我家后院”

在美國的報刊上，經(jīng)常會見到這樣的縮寫——NIMBY，即Not in my backyard.意思是：別將垃圾放在我家后院。

紐約市的許多垃圾填埋場因為不符合美國環(huán)境署的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)而被迫關(guān)閉，一些城市索性將垃圾直接運(yùn)到別的城市或其他州。被動接受垃圾的城市的居民就非常憤怒，他們組織了“NIMBY”運(yùn)動，抵制垃圾運(yùn)進(jìn)自家后院。

在令人恐慌的放射性廢物處置上，我國也面臨類似問題。2008年，在一家地方網(wǎng)站的論壇中出現(xiàn)一個“湖北省的放射性廢物庫在廣水市”的帖子。帖子中陳述了“廣水市癌癥發(fā)病率全省最高與省放射性廢物倉庫具有很大關(guān)聯(lián)”，并抗議廢物庫繼續(xù)在當(dāng)?shù)剡\(yùn)行。

而2010年11月，中國核工業(yè)集團(tuán)與法國阿海琺公司簽署的協(xié)議則引發(fā)了更大的波瀾。協(xié)議規(guī)定，在甘肅嘉峪關(guān)以北的金塔縣內(nèi)建設(shè)一座年處理規(guī)模達(dá)到800噸的乏燃料后處理基地。

這意味著，今后運(yùn)往甘肅的核廢料不僅來自國內(nèi)的核電站，還有可能來自周邊國家。“回收技術(shù)是否成熟”已經(jīng)成了專家擔(dān)憂的問題。

不過，這已不是阿海琺公司第一次在運(yùn)輸核廢料途中遭遇“攔路虎”。作為國際“核廢料處理中心”，核廢料在法國與這些國家之間往來運(yùn)輸，所到之處，無不遭到民眾的強(qiáng)烈抗議。

普遍認(rèn)為，核廢物處置計劃的成功離不開與公眾良好的溝通。長久以來，一些國家已經(jīng)采取若干種步驟，并取得相當(dāng)?shù)某尚А?/font>

例如，在匈牙利，上世紀(jì)90年代的兩次選址受阻后，匈牙利原子能委員會于1992年啟動了國家低中放射性廢物處置選址計劃。委員會采用公眾自愿參加的方式，確定了愿意成為這些場地“東道主”的社區(qū)，最終在這些社區(qū)內(nèi)選定了6個處置場場址。

在澳大利亞、美國、加拿大等國家和地區(qū)，全面的公眾磋商過程是專設(shè)低中放射性廢物處置庫選址的一個重要環(huán)節(jié)。

而在我國，在環(huán)境問題上與公眾進(jìn)行互動才剛剛興起。胡華四向記者表示：“將來，公眾對核的態(tài)度將影響核科學(xué)技術(shù)事業(yè)的發(fā)展。”如何使公眾既不“對核安全報以無所謂的態(tài)度”，也不致“談核色變”，還需要作長期的努力。

“必須要開展廣泛深入細(xì)致的核科技知識的普及宣傳工作。”他說，“要使公眾能理解、配合和支持這項工作的開展，應(yīng)當(dāng)保障充足的經(jīng)費(fèi)開展核科學(xué)的普及工作。”

放射性廢物的來源

地質(zhì)勘探、鈾礦開采、選礦和礦石

含有鈾、鐳和其他天然放射性核素的鈾礦山廢石、尾礦和水冶廠尾砂，放射性水平較低

鈾的精制、轉(zhuǎn)化、同位素分離和燃料元（組）件制造

含鈾的坑道廢水、選礦水等

核電廠和其反應(yīng)堆的運(yùn)行

含活化產(chǎn)物和裂變產(chǎn)物中、低放射性廢物和固體廢物及卸出的乏燃料

核燃料后處理廠的運(yùn)行

含裂變產(chǎn)物和錒系元素高放射性廢液和廢物

核設(shè)施退役

堆芯活化材料、可回收的放射性污染廢鋼鐵及其他廢金屬、大量放射性水平極低的固體廢物

核能研究與開發(fā)、放射性同位素生產(chǎn)和應(yīng)用

廢輻射源，主要是鈷-60和鐳-226源

鏈接：

美國如何管理放射性廢物

美聯(lián)社獲得數(shù)據(jù)顯示，美國目前擁有7.1862萬噸核廢料。近年來，美國在低、中放廢物的處理與處置技術(shù)上已經(jīng)基本成熟，放射性廢物管理的重點逐步轉(zhuǎn)向高放廢物。

據(jù)中國輻射防護(hù)研究院三廢治理研究所副所長孫慶紅介紹，美國放射性廢物處置的國家政策為“以地質(zhì)處置方式安全、永久地處置乏燃料和高放廢物，以地表或地下處置方式處置低放廢物，確保放射性廢物與環(huán)境的長期隔離”。

低放廢物淺層埋藏

美國主要利用淺層埋藏場址處置低放廢物。而即便是低放廢物，美國也有細(xì)致的分類體系。

按照放射性活度大小，美國核管會低放廢物分為A類、B類和C類，放射性活度依次增加。其中，由于C類低放廢物在處置場封閉數(shù)百年后仍可能對意外闖入者造成危害，因此處置設(shè)施要有工程屏障，或予以深埋。

按照行政管轄范圍，美國則將低放廢物分為兩部分，能源部低放廢物和商業(yè)低放廢物，并執(zhí)行分類管理政策。商業(yè)低放廢物處置設(shè)施的設(shè)計、建造和運(yùn)行必須獲得核管會或核管會協(xié)議州的許可。此類設(shè)施的設(shè)計、建造和運(yùn)行必須滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。設(shè)施運(yùn)營商還必須對設(shè)施所在場址進(jìn)行廣泛的特性調(diào)查，并分析設(shè)施在未來數(shù)千年的行為。

目前，投入運(yùn)行的商業(yè)低放廢物處置設(shè)施有三個，包括猶他州的恩維洛卡設(shè)施，華盛頓州的漢福特設(shè)施和南卡羅來納州的巴恩維爾設(shè)施。其中，恩維洛卡設(shè)施只接收A類低放廢物，巴恩維爾設(shè)施接收所有三類低放廢物。

超鈾廢物安全貯存

美國核管會規(guī)定，對于具有較高α核素含量的廢物屬于超鈾廢物。1970年以后，美國開始禁止將超鈾廢物作近地表處置。

對于超鈾廢物，能源部的政策為，如果是國防廢物，則在廢物隔離示范工廠處置；如果尚未確定是否是國防廢物，則安全貯存，待將來處置。

1999年3月，廢物隔離示范工廠開始運(yùn)行，這是世界上第一個獲得許可的永久貯存超鈾廢物的地下處置庫，位于地下大約700米的巖層中。隨后，能源部獲得許可在廢物隔離示范工廠處置17.56萬立方米超鈾廢物。

到2006年9月，該工廠已經(jīng)處置了4.1萬立方米超鈾廢物。未處置的超鈾廢物貯存在廢物產(chǎn)生設(shè)施或指定的能源部設(shè)施內(nèi)，貯存方法包括可回取式埋藏、淺地層掩體、混凝土箱、地上混凝土房和建筑物內(nèi)存放。

高放廢物永久處置

1982年，美國《核廢物政策法》授權(quán)能源部負(fù)責(zé)處理和處置美國的高放廢物。能源部確定的高放廢物和乏燃料管理政策為“進(jìn)行必要的穩(wěn)定、固化處理，在場址安全貯存，直到能夠運(yùn)往地質(zhì)處置庫”。

“尤卡山之爭”則是美國高放廢物處置的經(jīng)典案例。在尤卡山永久性掩埋核廢料曾經(jīng)被認(rèn)為是美國核廢料問題的最佳解決方案。但在經(jīng)歷22年的建設(shè)，耗資90億美元之后，這個愿望暫時落空了。

1987年，美國《核廢物政策法修訂案》指定尤卡山場址為唯一的高放廢物處置庫候選場址。2002年2月，美國能源部長向美國總統(tǒng)布什申請將尤卡山場址作為乏燃料和高放廢物的地質(zhì)處置庫開發(fā)場址。

5個月后，美國國會通過了聯(lián)合決議，批準(zhǔn)將尤卡山場址作為高放廢物的地質(zhì)處置場址。能源部在2008年中期向核管會遞交了尤卡山地質(zhì)處置庫建設(shè)許可證的申請。能源部稱，如果獲得足夠的資金并成功完成許可證申請程序，則第一批核廢物將能夠在2017年之前運(yùn)抵該處置庫。

然而，奧巴馬政府上臺后，決定從2010財年起不再為尤卡山項目提供經(jīng)費(fèi)，認(rèn)為該項目并不是一個更好滿足美國核廢物貯存需求可行的解決方案，將尋找更好的方案解決核廢物問題。

（見習(xí)記者 甘曉）

(中國科技網(wǎng))

難題難題