本文關(guān)鍵詞：高放廢物地質(zhì)處置及其若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第25卷 第4期

巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào) Vol.25 No.4

2006年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April，2006

高放廢物地質(zhì)處置及其若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

王 駒，陳偉明，蘇 銳，郭永海，金遠(yuǎn)新

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029)

摘要：如何安全處置高水平放射性廢物是科學(xué)、技術(shù)和工程界所面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題。在介紹國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論高放廢物地質(zhì)處置的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：處置庫(kù)場(chǎng)址地質(zhì)演化的精確預(yù)測(cè)、深部地質(zhì)環(huán)境特征、多場(chǎng)耦合條件下(中(高)溫、地殼應(yīng)力、水力作用、化學(xué)作用、生物作用和輻射作用等)深部巖體、地下水和工程材料的行為、低濃度超鈾放射性核素的地球化學(xué)行為與隨地下水遷移行為及處置系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。同時(shí)，介紹了國(guó)外若干重大科研項(xiàng)目和若干研究熱點(diǎn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高放廢物；地質(zhì)處置；地下實(shí)驗(yàn)室；關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TL 942+.211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000–6915(2006)04–0801–12

GEOLOGICAL DISPOSAL OF HIGH-LEVEL RADIOACTIVE WASTE AND

ITS KEY SCIENTIFIC ISSUES

WANG Ju，CHEN Weiming，SU Rui，GUO Yonghai，JIN Yuanxin

(Beijing Research Institute of Uranium Geology，China National Nuclear Corporation，Beijing 100029，China)

Abstract：Safe disposal of high level radioactive waste is a challenging task facing the scientific and technological world. This paper introduces the latest progress of high level radioactive waste disposal programs in the world，and discusses the key scientific issues as follows：(1) the precise prediction of the evolution of a repository site；(2) the characteristics of deep geological environment；(3) the behaviour of deep rock mass，groundwater and engineering material under coupled conditions(intermediate to high temperatures，geostress，hydraulic，chemical，biological and radiation process，etc)；(4) the geochemical behaviour of transuranic radionuclides with low concentration and its movement with groundwater；and (5) the safety assessment of disposal system. Several large-scale research projects and several hot topics related with high-level waste disposal are also introduced.

Key words：high-level radioactive waste；geological disposal；underground research laboratory；key scientific issues

性核素，對(duì)其安全處置是一個(gè)世界性難題。

世界各國(guó)有核國(guó)家都把安全處置高放廢物提到保證核能工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)人民健康、保護(hù)環(huán)境的高度來(lái)認(rèn)識(shí)，這是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)，應(yīng)加以重視，其具體表現(xiàn)如下：

(1) 需要最高決策機(jī)構(gòu)(如國(guó)會(huì)、總統(tǒng))來(lái)監(jiān)管這項(xiàng)工作；

(2) 有專門的實(shí)施機(jī)構(gòu)承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)； (3) 有經(jīng)過(guò)國(guó)家批準(zhǔn)的高放廢物處置研究計(jì)

1 引 言

與其他工業(yè)一樣，核工業(yè)的生產(chǎn)、研究以及核技術(shù)應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生廢物，即“核廢物”，或稱“放射性廢物”。按放射性水平分類，核廢物可劃分為低放廢物、中放廢物和高放廢物。目前，已有較成熟的技術(shù)對(duì)低、中放廢物進(jìn)行最終安全處置。而對(duì)于高放廢物，由于其含有毒性極大、半衰期很長(zhǎng)的放射

收稿日期：2005–10–30；修回日期：2005–12–27

作者簡(jiǎn)介：王 駒(1964–)，男，博士，1984年畢業(yè)于南京大學(xué)地質(zhì)系放射性礦產(chǎn)地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)任研究員、博士生導(dǎo)師、核工業(yè)北京地質(zhì)研究院總工程師，主要從事高放廢物地質(zhì)處置方面的教學(xué)與研究工作。E-mail：radwaste@public.bta.net.cn

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劃；

(4) 有專門的法律確保核廢物安全處置； (5) 有專門的研究經(jīng)費(fèi)和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持。 對(duì)于高放廢物的最終處置，曾經(jīng)有人提出“太空處置”、“深海溝處置”、“冰蓋處置”、“巖石熔融處置”等方案。經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，目前普遍接受的可行方案是深部地質(zhì)處置，即把高放廢物埋在距離地表深約500～1 000 m的地質(zhì)體中，使之永久與人類的生存環(huán)境隔離。埋藏高放廢物的地下工程即稱為“高放廢物處置庫(kù)”。

高放廢物處置庫(kù)采用的是“多重屏障系統(tǒng)”設(shè)計(jì)思路，即把廢物(乏燃料或玻璃固化塊)貯存在廢物罐中、外面包裹緩沖材料，再向外為圍巖(花崗巖、凝灰?guī)r、巖鹽等)。一般把廢物體、廢物罐和緩沖回填材料稱為“工程屏障”，把周圍的地質(zhì)體稱為“天然屏障”。

各國(guó)根據(jù)地質(zhì)條件的不同，選擇了不同巖性作為天然屏障，如瑞典、芬蘭、加拿大、韓國(guó)、印度選擇花崗巖；美國(guó)選擇凝灰?guī)r；比利時(shí)由于可選巖性有限，只能選擇黏土巖；法國(guó)、瑞士尚未確定是選擇花崗巖還是黏土巖；德國(guó)原定選在巖鹽之中，但后來(lái)決定重新啟動(dòng)選址程序，至今未確定處置庫(kù)圍巖類型。

考慮到處置庫(kù)中的廢物毒性大，半衰期長(zhǎng)，因而要求處置庫(kù)的壽命至少要達(dá)到1×104 a。這一要求是目前任何工程所沒(méi)有的。因而，處置庫(kù)的選址、設(shè)計(jì)、建造、性能評(píng)價(jià)就極為復(fù)雜。

開(kāi)發(fā)處置庫(kù)是一個(gè)長(zhǎng)期的系統(tǒng)化的過(guò)程，一般需要經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)研究，處置庫(kù)選址場(chǎng)址評(píng)價(jià)，地下實(shí)驗(yàn)室研究，處置庫(kù)設(shè)計(jì)、建設(shè)和關(guān)閉等階段。這些階段的任務(wù)不同，但在時(shí)間上有重疊，其中，地下實(shí)驗(yàn)室是建設(shè)處置庫(kù)不可缺少的重要階段。各國(guó)在進(jìn)行選址和場(chǎng)址評(píng)價(jià)的同時(shí)還開(kāi)展大量研究和開(kāi)發(fā)工作，比較重要的方面包括處置庫(kù)的設(shè)計(jì)、性能評(píng)價(jià)、核素遷移的實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、工程屏障研究等。

2 國(guó)際進(jìn)展

高放廢物安全處置的復(fù)雜性一直受到世界的高度關(guān)注，歐、美、日等有核國(guó)家和地區(qū)通過(guò)制定國(guó)家政策、頒布法律法規(guī)、成立專門機(jī)構(gòu)、撥付專門經(jīng)費(fèi)、制定長(zhǎng)期科技開(kāi)發(fā)計(jì)劃、建立專門的地下研究設(shè)施和開(kāi)展長(zhǎng)期研究等方式，從政策、法規(guī)、機(jī)

構(gòu)、經(jīng)費(fèi)和科研等方面確保高放廢物的安全處置。其中，長(zhǎng)期的科技攻關(guān)工作為掌握地質(zhì)處置技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。例如，美國(guó)從1957年起開(kāi)展這方面的研究，并制定了長(zhǎng)期的研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃，在內(nèi)華達(dá)州尤卡山還花費(fèi)近5億美元建造地下研究設(shè)施——ESF。美國(guó)的總研發(fā)費(fèi)用達(dá)到65.8億美元。經(jīng)過(guò)近45 a的基礎(chǔ)研究和場(chǎng)址評(píng)價(jià)工作，美國(guó)總統(tǒng)布什最終于2002年批準(zhǔn)了尤卡山場(chǎng)址和建庫(kù)計(jì)劃，預(yù)計(jì)美國(guó)將于2010年建成世界上首座高放廢物處置庫(kù)。歐盟、瑞典、日本也制定了國(guó)家層次的研發(fā)計(jì)劃，并投入了巨資。瑞典、加拿大和日本的研發(fā)費(fèi)用分別達(dá)到44億克朗、7億加元和1.084×103億日元。歐盟在2003年啟動(dòng)的第六框架研究計(jì)劃中，高放廢物地質(zhì)處置技術(shù)研究開(kāi)發(fā)也占有相當(dāng)重要的位置。

自美國(guó)國(guó)家科學(xué)院1957年提出高放廢物地質(zhì)處置的設(shè)想至今已有49 a的歷史。49 a來(lái)，“地質(zhì)處置”已從原來(lái)的概念設(shè)想、基礎(chǔ)研究、地下實(shí)驗(yàn)室研究和示范，走到了今天大部分處置技術(shù)已基本成形、部分處置庫(kù)設(shè)計(jì)已基本完善，部分國(guó)家已確定場(chǎng)址(芬蘭于2001年確定了Okiluoto場(chǎng)址、美國(guó)于2002年確定尤卡山場(chǎng)址)的地步，尤其是在過(guò)去十幾年之中取得了重要進(jìn)展。各國(guó)在法規(guī)、選址、場(chǎng)址評(píng)價(jià)、工程屏障、地下實(shí)驗(yàn)室、概念設(shè)計(jì)、性能評(píng)價(jià)、處置庫(kù)建造、公眾接受等方面取得了重要進(jìn)展[1

～11]

。

2.1 高放廢物各方面情況

(1) 法律法規(guī)

在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的支持下，有關(guān)國(guó)家之間簽訂了針對(duì)放射性廢物處置的“乏燃料安全管理與放射性廢物安全管理公約”；國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)出版了“固體放射性廢物處置的輻射防護(hù)原則”(ICRP–64)和“放射性廢物處置的輻射防護(hù)政策”(ICRP–77)；國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)也頒發(fā)了一系列國(guó)際認(rèn)同的非強(qiáng)制性放射性廢物安全標(biāo)準(zhǔn)(RAWASS)。

(2) 處置方法

深部地質(zhì)處置已成為公認(rèn)的高放廢物永久處置方法。盡管早期探討過(guò)海床處置、深鉆孔處置和太空處置等方案，但就費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)和法規(guī)要求而言，這些方案實(shí)施的可能性不大。

(3) 燃料循環(huán)技術(shù)路線

英、法、德、日、俄和印度等國(guó)采取對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理、玻璃固化、暫存和最終處置的技術(shù)路線，而加拿大、瑞典、芬蘭和瑞士則對(duì)乏燃料直接進(jìn)行處置。目前，美國(guó)暫采取乏燃料直接處置方案，

第25卷 第4期 王 駒等. 高放廢物地質(zhì)處置及其若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 ? 803 ?

但其方案中考慮了在100 a之內(nèi)還能從處置庫(kù)中回取乏燃料，美國(guó)處置庫(kù)中還同時(shí)處置軍工高放廢液的玻璃固化塊。

(4) 地質(zhì)處置技術(shù)路線

在通過(guò)大規(guī)模的基礎(chǔ)研究和地下實(shí)驗(yàn)室研究，獲得了豐富的經(jīng)驗(yàn)和掌握技術(shù)之后，越來(lái)越多的國(guó)家高放廢物地質(zhì)處置今后的技術(shù)路線是：處置庫(kù)選址和場(chǎng)址評(píng)價(jià)→特定場(chǎng)址地下實(shí)驗(yàn)室→處置庫(kù)建造。

(5) 地質(zhì)處置規(guī)劃

美國(guó)已明確將于2010年建成尤卡山高放廢物處置庫(kù)；芬蘭將于2020年建成乏燃料處置庫(kù)；瑞典將于2006年確定場(chǎng)址，隨后開(kāi)始建庫(kù)；法國(guó)經(jīng)過(guò)15 a的大規(guī)模研究，將于2006年提交建造高放廢物庫(kù)的可行性報(bào)告。歐盟已于2002年通過(guò)導(dǎo)則，敦促其成員國(guó)必須于2008年制定選址計(jì)劃，并于2018年確定各國(guó)最終場(chǎng)址。

(6) 處置技術(shù)

就整體而言，地質(zhì)處置所必須的技術(shù)(廢物整備、處置庫(kù)設(shè)計(jì)和工程技術(shù))已經(jīng)具備，但某些技術(shù)及其施工經(jīng)驗(yàn)尚缺乏。鑒于處置技術(shù)的難度，地質(zhì)處置庫(kù)的設(shè)計(jì)越來(lái)越趨向考慮核廢物的可回取性。

(7) 選址工作

此方面的工作取得了突破性進(jìn)展，芬蘭于2001年5月確定了Olkiluoto為高放廢物處置庫(kù)場(chǎng)址；美國(guó)于2002年7月確定了內(nèi)華達(dá)州的尤卡山為最終場(chǎng)址；瑞典選出2處最終場(chǎng)址(Forsmark和Oskarshamn場(chǎng)址)，并將于2006年確定最終場(chǎng)址；而日本則于2002年啟動(dòng)了處置庫(kù)的選址工作。

(8) 場(chǎng)址特性評(píng)價(jià)

在天然系統(tǒng)研究、場(chǎng)址評(píng)價(jià)方法、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法和技術(shù)、數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)、準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的不確定性和不均一性等方面獲得了突破性的進(jìn)展。

(9) 工程屏障研究

針對(duì)不同的處置概念，提出了不同的工程屏障設(shè)計(jì)，并對(duì)其在處置庫(kù)條件下的性能及其與天然屏障的作用有了深刻的了解；以結(jié)晶巖為圍巖的處置庫(kù)，將采用膨潤(rùn)土作為回填材料。

(10) 地下實(shí)驗(yàn)室中的大規(guī)模試驗(yàn)及國(guó)際合作取得進(jìn)展

瑞典?sp?、比利時(shí)Mol、加拿大URL、瑞士Grimsel和Mont Terri、法國(guó)Meuse/Haute Marne、美國(guó)尤卡山的ESF等地下實(shí)驗(yàn)室研究均獲得了大量成果；日本目前還在籌建瑞浪和幌延地下實(shí)驗(yàn)室。

(11) 處置系統(tǒng)總性能評(píng)價(jià)方法和技術(shù)日漸成熟

天然和人工類似物研究為提高地質(zhì)處置的置信度發(fā)揮了重要作用，大部分國(guó)家均完成了階段性的處置系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)報(bào)告。

2.2 各國(guó)高放核廢物處置研究進(jìn)展 2.2.1 美國(guó)

美國(guó)共有104個(gè)民用反應(yīng)堆正在運(yùn)行[2

，，7]

，其

乏燃料連同軍事高放廢物將在一起最終處置。據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，美國(guó)將積累9.0×103 t國(guó)防高放廢物和8.5×104 t從商用反應(yīng)堆中卸出的乏燃料。美國(guó)的高放廢物地質(zhì)處置計(jì)劃由能源部負(fù)責(zé)執(zhí)行，其下屬的民用放射性廢物管理辦公室以及尤卡山場(chǎng)址特性評(píng)價(jià)辦公室具體負(fù)責(zé)實(shí)施，包括運(yùn)輸、容器開(kāi)發(fā)、處置庫(kù)設(shè)計(jì)、場(chǎng)址評(píng)價(jià)以及申請(qǐng)?jiān)S可證和建造、運(yùn)行等。該國(guó)采取乏燃料直接處置的技術(shù)路線，處置庫(kù)概念設(shè)計(jì)為平巷型，位于地下水位以上的包氣帶中，處置后的乏燃料可在100 a內(nèi)回取。美國(guó)的高放廢物處置庫(kù)侯選場(chǎng)址位于內(nèi)華達(dá)州的尤卡山，到目前為止，詳細(xì)的場(chǎng)址評(píng)價(jià)工作已完成，性能評(píng)價(jià)也已完成。美國(guó)能源部已經(jīng)向美國(guó)核管署提交建庫(kù)申請(qǐng)，預(yù)計(jì)核管署將用3 a時(shí)間評(píng)審?fù)戤�。美�?guó)整個(gè)處置計(jì)劃約需587億美元，經(jīng)費(fèi)主要來(lái)自電費(fèi)的提成，每年能收取費(fèi)用約6億美元。美國(guó)原計(jì)劃于1998年建好尤卡山處置庫(kù)，后因種種原因，現(xiàn)推遲到2010年左右才能建好處置庫(kù)。

內(nèi)華達(dá)州尤卡山場(chǎng)址是目前惟一的候選場(chǎng)址，歷經(jīng)近20 a的大規(guī)模詳細(xì)研究，已完成場(chǎng)址可行性評(píng)價(jià)報(bào)告和環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告。2002年7月，美國(guó)總統(tǒng)布什已批準(zhǔn)內(nèi)華達(dá)州的尤卡山場(chǎng)址。

美國(guó)由于超鈾廢物量比較大(共有1.7×105 m3)，故在新墨西哥州的地下巖鹽層中建造了“廢物隔離中間工廠”(也稱WIPP處置庫(kù))，用于存放、處置超鈾廢物。該處置庫(kù)已建設(shè)好，己于1999年3月開(kāi)始接受美國(guó)軍工超鈾廢物。

美國(guó)高放廢物處置庫(kù)工程自1976年開(kāi)始著手進(jìn)行選址工作，至2010年處置庫(kù)建成，需經(jīng)過(guò)4個(gè)階段，約需35 a的時(shí)間。 2.2.2 瑞典

瑞典有4個(gè)核電站[2

，7，9，10]

，共12個(gè)機(jī)組(包括

已退役的2個(gè)機(jī)組)，核電占總發(fā)電量的51.6%。到2010年，預(yù)計(jì)累計(jì)產(chǎn)生的乏燃料將達(dá)7.9×104 t。目前，乏燃料存放在Simpevarp核電站附近的乏燃料中間儲(chǔ)存設(shè)施(CLAB)之中，并由核電站出資成立的

? 804 ? 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2006年

“瑞典核燃料與廢物管理公司(SKB)”負(fù)責(zé)高放廢物地質(zhì)處置工作，采取的技術(shù)路線是用深部地質(zhì)處置方法在結(jié)晶巖(花崗巖)中處置乏燃料。瑞典從20世紀(jì)70年代即開(kāi)始系統(tǒng)、詳細(xì)的研究工作，其研究計(jì)劃及成果被國(guó)際公認(rèn)為是最好的，是在花崗巖介質(zhì)中開(kāi)展高放廢物地質(zhì)處置工作的“領(lǐng)頭羊”。20世紀(jì)80年代，在Stripa鐵礦建造了位于花崗巖中的地下實(shí)驗(yàn)室，在1995年又建成了位于花崗巖中的Asp?地下實(shí)驗(yàn)室；同時(shí)開(kāi)展了大量試驗(yàn)，包括場(chǎng)址評(píng)價(jià)方法學(xué)、新型儀器試制(如地質(zhì)雷達(dá)等)、核素遷移、工程屏障性能、深部地質(zhì)環(huán)境等研究，世界上有十幾個(gè)國(guó)家或組織參加了該項(xiàng)研究。瑞典自1976年開(kāi)始選址，目前已篩選出2處場(chǎng)址，正在開(kāi)展詳細(xì)的場(chǎng)址特性評(píng)價(jià)，預(yù)計(jì)將于2007年確定最終場(chǎng)址。

瑞典的乏燃料管理各單位的職能如下： (1) 議會(huì)：確保相關(guān)法律的實(shí)施；

(2) 環(huán)境部：行使政府職權(quán)，授權(quán)批準(zhǔn)核廢物管理設(shè)施的建造和廢物管理研發(fā)計(jì)劃；

(3) 瑞典核能監(jiān)察署(SKI)：負(fù)責(zé)監(jiān)察核設(shè)施和廢物管理設(shè)施的的核安全，評(píng)審核研發(fā)計(jì)劃和經(jīng)費(fèi)計(jì)；

(4) 瑞典輻射防護(hù)局(SSI)：負(fù)責(zé)監(jiān)察核設(shè)施和廢物管理設(shè)施的輻射防護(hù)，評(píng)審核研發(fā)計(jì)劃，向SKI提交評(píng)價(jià)報(bào)告；

(5) 瑞典核廢物資金管理局(KASAM)：向政府部門及SKI，SSI提出資金使用建議；

(6) 瑞典核燃料和廢物管理公司(SKB)：乏燃料處置研發(fā)和工程實(shí)施單位，負(fù)責(zé)研發(fā)計(jì)劃、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、地下實(shí)驗(yàn)室、乏燃料和處置庫(kù)的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行。 2.2.3 德國(guó)

德國(guó)的第1個(gè)核電站于1961年建成發(fā)電。目前有20個(gè)核電機(jī)組(其中1個(gè)已經(jīng)關(guān)閉)[2

，7]

，核電占

總發(fā)電量的39%。德國(guó)將采取對(duì)乏燃料直接處置的技術(shù)方案，處置庫(kù)圍巖為巖鹽(鹽丘)，除把放射性廢物劃分為高放、中放和低放廢物外，還按廢物的發(fā)熱情況把廢物分為發(fā)熱廢物和非發(fā)熱廢物。德國(guó)目前有7.6×104 m3非發(fā)熱廢物、8.4×103 m3發(fā)熱廢物。據(jù)預(yù)測(cè)，到2040年，將有2.97×105 m3非發(fā)熱廢物、2.4×104 m3發(fā)熱廢物。發(fā)熱廢物中，908 m3為高放廢液玻璃固化體，2.814×103 m3為中放廢物，其余為乏燃料。被處置的放射性廢物總活度為1021 Bq。

德國(guó)負(fù)責(zé)放射性廢物處置工作的有關(guān)機(jī)構(gòu)是： (1) 聯(lián)邦環(huán)境、自然保護(hù)和核安全部(BMU)：負(fù)責(zé)核安全和輻射防護(hù)，其下屬的聯(lián)邦輻射防護(hù)辦公室(BfS)為放射性廢物處置的實(shí)施機(jī)構(gòu)。

(2) 聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部(BMWi)：負(fù)責(zé)廢物處置的有關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，其下屬的聯(lián)邦德國(guó)地球科學(xué)和自然資源研究院(BGR)為技術(shù)支撐單位，開(kāi)展場(chǎng)址調(diào)查、地學(xué)研究、工程地質(zhì)和巖石力學(xué)等工作。

(3) 廢物處置庫(kù)建造和運(yùn)行公司(DBE)：在BfS指導(dǎo)下成立，負(fù)責(zé)處置庫(kù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行等工作。目前，DBE負(fù)責(zé)戈勒本勘探設(shè)施、康納德鐵礦等設(shè)施的運(yùn)行和維護(hù)。

關(guān)于放射性廢物處置，德國(guó)政府決定所有放射性廢物均需處置在深部地質(zhì)體中，并且，所有廢物僅處置在一個(gè)處置庫(kù)中，要求該處置庫(kù)應(yīng)于2030年建好并運(yùn)行。除已處理的乏燃料外，德國(guó)將采取對(duì)乏燃料直接處置的技術(shù)方案。鑒于德國(guó)北部有200個(gè)大小不同的鹽丘以及巖鹽的優(yōu)點(diǎn)，德國(guó)于20世紀(jì)60年代就選定巖鹽作為放射性廢物處置庫(kù)的圍巖，并開(kāi)始了放射性廢物處置研究工作。20世紀(jì)60年代建造有位于鹽礦中的Asse試驗(yàn)處置庫(kù)(運(yùn)行期為1967～1978年)，70年代建設(shè)有位于鹽礦中Morse- leben處置庫(kù)(原民主德國(guó))，運(yùn)行期為1971～1998年。1976年起開(kāi)始研究在康納德廢棄鐵礦中處置非發(fā)熱廢物的研究。

戈勒本鹽礦(Gorleben)于1977年選為高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)候選場(chǎng)址，1979～1984年開(kāi)展了地質(zhì)調(diào)查，共施工了4個(gè)深度約為2 000 m的鉆孔、500多個(gè)小于1 000 m的鉆孔；1986～1994年開(kāi)挖完成2個(gè)深達(dá)840 m的豎井；1996年起開(kāi)展了綜合的坑道場(chǎng)址調(diào)查工作。2000年德國(guó)綠黨執(zhí)政之后，于2001年6月11日通過(guò)一項(xiàng)協(xié)議，決定德國(guó)今后放棄核電，并暫停戈勒本場(chǎng)址的工作。目前，DBE只有近200名員工在該處作維護(hù)維修工作。

德國(guó)從1960年起開(kāi)始高放地質(zhì)深部地質(zhì)處置技術(shù)研究，主要包括：(1) 選址和場(chǎng)址評(píng)價(jià)研究：根據(jù)德國(guó)的地質(zhì)情況，選擇了巖鹽為主巖；(2) 深部地質(zhì)環(huán)境研究：以戈勒本和Asse鹽礦為基地開(kāi)展研究；(3) 工程屏障研究：主要是廢物罐的研究；(4) 處置庫(kù)施工和作業(yè)技術(shù)研究；(5) 地下實(shí)驗(yàn)室研究，主要在Asse鹽礦開(kāi)展；(6) 性能評(píng)價(jià)研究。

在基礎(chǔ)研究方面，德國(guó)已建立完整的室內(nèi)大型研究設(shè)施，如BGR的大型巖石力學(xué)研究設(shè)施、DBE的處置作業(yè)設(shè)施和設(shè)備原型設(shè)施等，曾在Asse開(kāi)展

第25卷 第4期 王 駒等. 高放廢物地質(zhì)處置及其若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 ? 805 ?

過(guò)地下實(shí)驗(yàn)室研究(1978年結(jié)束)。由于暫停了國(guó)內(nèi)的高放廢物地質(zhì)處置研究，德國(guó)轉(zhuǎn)而積極參與了國(guó)外地下實(shí)驗(yàn)室的一系列試驗(yàn)和技術(shù)交流，如參加了瑞士Grimsel，Mont Terri，瑞典?sp?和法國(guó)Meuse/ Haute Marne場(chǎng)址等的地下現(xiàn)場(chǎng)研究。 2.2.4 瑞士

瑞士有5個(gè)核電機(jī)組[2

，7]

，核電占總發(fā)電量的

40.6%，其乏燃料總量將達(dá)到3.0×103 t，是先運(yùn)到英國(guó)和法國(guó)進(jìn)行處理，制成玻璃固化體(約500 m3)后，再運(yùn)回國(guó)內(nèi)進(jìn)行處置，相關(guān)工作由瑞士核廢物處置合作機(jī)構(gòu)(Nagra)負(fù)責(zé)進(jìn)行。采用深部地質(zhì)處置方式，處置庫(kù)圍巖為花崗巖或黏土巖。選址工作始于20世紀(jì)80年代初，并初步選擇瑞士北部的花崗巖作為場(chǎng)址，已施工7口深度約2 000 m的鉆孔，但由于公眾反對(duì)，場(chǎng)址評(píng)價(jià)工作暫停。瑞士還建有2個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室：位于花崗巖中的Grimsel地下實(shí)驗(yàn)室和位于黏土巖中的Mont Terri地下實(shí)驗(yàn)室，大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)正在緊鑼密鼓地進(jìn)行。 2.2.5 法國(guó)

法國(guó)是核電大國(guó)，共有59個(gè)機(jī)組[2

，7]

，核電占總發(fā)電量的78.2%。預(yù)計(jì)到2040年將有5.0×103 m3的高放廢物玻璃固化體和8.3×104 m3的超鈾廢物需要處置。法國(guó)國(guó)家放射性廢物處置機(jī)構(gòu)(ANDRA)負(fù)責(zé)法國(guó)境內(nèi)高放及中低放廢物的處理及處置工作。法國(guó)采用深部地質(zhì)處置技術(shù)路線，可選擇的圍巖為花崗巖和黏土巖，其選址工作始于20世紀(jì)80年代，至目前為止已篩選出3處場(chǎng)址：Meuse/Haunt Marne場(chǎng)址(黏土巖)、Vienne場(chǎng)址(花崗巖)和Gard場(chǎng)址(黏土巖)，并計(jì)劃在每個(gè)場(chǎng)址上施工鉆孔(共施工約50個(gè)深鉆孔)、建造地下實(shí)驗(yàn)室，以評(píng)價(jià)場(chǎng)址的適宜性。但Vienne場(chǎng)址因公眾反對(duì)，現(xiàn)已放棄，正準(zhǔn)備選擇另一處位于花崗巖中的場(chǎng)址。Meuse/Haunt Marne場(chǎng)址已獲當(dāng)?shù)孛癖娡猓?000年開(kāi)始建地下實(shí)驗(yàn)室，并于2004年建成。評(píng)價(jià)工作要求于2006年完成，若評(píng)價(jià)結(jié)果認(rèn)為場(chǎng)址是適宜的，則將進(jìn)行示范處置并建造處置庫(kù)。

關(guān)于高放廢物的安全處置，法國(guó)于1991年12月30日通過(guò)了一項(xiàng)法案，要求在2006年之前完成對(duì)高放廢物地質(zhì)處置、高放廢物的分離、嬗變和高放廢物長(zhǎng)期儲(chǔ)存的可行性研究，以明確采取何種方法安全“對(duì)付”高放廢物。經(jīng)過(guò)15 a的研究，已經(jīng)明確采用深部地質(zhì)處置的方法永久處置法國(guó)的高放廢物。 2.2.6

加拿大

加拿大有16臺(tái)核電機(jī)組[2

，7]

，核電占總發(fā)電量

的份額為14.2%。加拿大原子能有限公司(AECL)負(fù)責(zé)有關(guān)高放廢物處置研究工作，預(yù)計(jì)將被處置的廢物量為6.0×103 t乏燃料。處置庫(kù)將位于深500～ 1 000 m的花崗巖中。已建有White Shell地下實(shí)驗(yàn)室，并開(kāi)展了大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，已完成環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書(shū)及有關(guān)方法學(xué)研究。選址研究工作始于1973年，預(yù)計(jì)2025年左右建成高放廢物處置庫(kù)。 2.2.7 日本

日本目前有17座核電站(53個(gè)機(jī)組)[2

，7]

，核電

占總發(fā)電量的35.2%。目前這些核電站退役后，將總共產(chǎn)生5.3×104 t的乏燃料。經(jīng)后處理、玻璃固化之后，將被最終處置。為實(shí)施高放廢物地質(zhì)處置，日本2000年成立了“高放廢物地質(zhì)處置實(shí)施機(jī)構(gòu)”(NUMO)，負(fù)責(zé)具體的選址和建庫(kù)工作。該機(jī)構(gòu)于2002年啟動(dòng)了高放廢物處置庫(kù)的選址工作，其方法是向日本的3 239個(gè)社區(qū)征集志愿建庫(kù)的社區(qū)。但是3 a多過(guò)去了，收效甚微，目前尚無(wú)一處場(chǎng)址，下步工作步驟也尚不明確。

2005年10月，日本兩大核能研究單位：日本核燃料循環(huán)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JNC)和日本原子能研究院(JAERI)正式合并，合并后的機(jī)構(gòu)名稱為“日本原子能機(jī)構(gòu)”。該機(jī)構(gòu)的東海事業(yè)所是日本高放廢物地質(zhì)處置研究/開(kāi)發(fā)工作的主力單位，分別于1993，2000年出版了高放廢物地質(zhì)處置綜合研究報(bào)告，即H3和H12報(bào)告，而2005年剛剛出版H17報(bào)告。日本1976年就提出應(yīng)采用深部地質(zhì)處置方式處置高放廢物，并開(kāi)展了大量研究，包括室內(nèi)大型試驗(yàn)、性能評(píng)價(jià)和地下實(shí)驗(yàn)室研究。在釜石和東濃地下實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)，還參與瑞典、加拿大和瑞士等國(guó)的地下實(shí)驗(yàn)室研究。目前正在建設(shè)瑞浪和幌延2個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室。前者位于花崗巖中，設(shè)計(jì)深度1 000 m，目前已達(dá)150 m深。后者位于沉積巖中，深度500 m。 2.2.8 芬蘭

芬蘭目前有2座核電站[2

，7]

，位于西南沿海

Eurajoki省Olkiluoto的核電站由2臺(tái)840 MW機(jī)組組成，由TVO公司運(yùn)營(yíng)；位于東南沿海Loviisa省Hastholmen的核電站由2臺(tái)488 MW機(jī)組組成，由Fortum熱電公司運(yùn)營(yíng)。核電占總發(fā)電量的32%。芬蘭目前僅積存1.2×103 t乏燃料，按核電站運(yùn)行40 a計(jì)算，芬蘭需處置的乏燃料為2.6×103 t；若按運(yùn)行60 a計(jì)算，則有4.0×103 t。芬蘭政府又已批準(zhǔn)新建造1座核電站，故需處置的乏燃料會(huì)更多。

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