环境岩土工程学课件东南大学潘华良环境岩土工程学概论7放射性有
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环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
7.3放射性废物管理的原则
q “减少产生、分类收集、净化浓缩、减容 固化、严格包装、安全运输、就地暂存、 集中处置、控制排放：加强监测”
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
7.4浅地层处置
q 日本把放射性固体废物处置方法归纳为 四大类型。
q 其次，深部地质介质的演化十分缓慢，只要避 开某些地区，如现代火山地区和强烈构造活动 地区等，就能够保证放射性核素在限定期内有 效圈闭。
q 此外，建造处置库所开凿的岩体体积只能占整 个岩体体积的很小部分，处置库的建造不会严 重影响围岩的整体圈闭功能。环境岩土工程学课件东南大学潘华良
环境岩土工程学概论7放射性有
q 埋藏高放废物的地下工程即为高放废物 处置库。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q 高放废物深地质处置库一般采用的是 “多重屏障系统”设计，即把废物储存 在废物容器中，外面包裹回填材料，再 向外为围岩。
q 一般把地下设施及废物容器和回填材料 称为工程屏障，把周围的地质体称为天 然屏障。
v 例如中低放固体废物的浅地层处置是典型的 管理型处置。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
3.隔离型
q 对于来自使用过的核燃料的后处理所产 生的高放废物，由于其产生量很少，放 射性很高，而且.还含有相当数量的长半 衰期核素，在其放射性衰减使环境污染 或放射性影响的担忧充分减轻之前，有 必要使其与生活环境长期地充分隔离开， 并在稳定的场所安全地隔离。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
7.2放射性废物的特点
q 含核素的衰变及随之产生的电离辐射， 其辐射强度(活度)只能随时间的推移按指 数规律逐渐衰减(半衰期)，任何物理、化 学、生物处理方法或环境过程都不能予 以消除。
•比活度:物质中的某种核素 放射性活度除以该物质的质 量而得的商。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
放射性固体废物的来源
q (1)铀矿开采，选矿及水洗过程产生的尾矿。
v 这类废物一般数量大，放射性比活度低，通常就地 堆存或回填矿井。
q (2)核燃料辐照后产生的裂变产物。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/23
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
环境岩土工程学课件东 南大学潘华良环境岩土 工程学概论7放射性有
2020/11/23
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q 世界各国对高放废物处置问题提出了许 多方案，如太空处置、海洋处置、海岛 处置、冰层处置及深地质处置等等。通 过各种方案的比较，最终对深地质处置 的安全性和现实性达成了共识。
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1.放射性固体废物的定义
q 放射性固体废物是指任何含有放射性核 素或被其玷污，其比活度超过国家规定 限值的废物。
q 根据放射性废物分类标准，固体废物中 放射性比活度大于7.4×104Bq·kg-1的为放 射性固体废物。
•Bq是表示放射性活 度单位， 1Bq定义为放射性核素每秒 衰变一次。
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7.3.3浅地层处置方法
q 1.浅地层处置定义 q 浅地层处置是指地表或地下的，具有防
护覆盖层的，有工程屏障或设有工程屏 障的浅埋处置，埋藏深度一般在地面下 50m以内。 q 通常将废物容器置于处置单元之中。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
v 高放废物的深地层处置和放射性废物的海洋 处置。
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4.再利用型
q 对于极低水平的放射性固体废物，在不 需要安全保障的限度内，力图考虑再利 用。
v 例如，核反应堆等的退役解体所产生的大量 混凝土类废物用作造地时的填埋材料，或把 极低放射性水平的金属配管类材料作为原料 再利用。
q 1.扩散型
v 对有自然扩散可能性的气态、液态放射性废 物通过稀释扩散进行处置。
v 如核电站或核研究中心的放射性废气和废水 当其放射性浓度低于法令规定的限值时向环 境释放。但不适用于固体放射性废物处置。
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2.管理型
v 对于放射性水平低而且几乎不含极长半衰期 放射性核素的放射性固体废物，依靠其衰减 效果而使放射性水平降到不需要安全保障的 这段期限内，通过与放射性水平相适应的阶 段性管理而进行的处置。
q 放射性废物中同时也含有多种非放射性 污染物质。
v 放射性核素与其稳定同位素的化学性质基本 相同，因此，去除废物中稳定性元素的常规 处理方法亦可用于去除放射性同位素
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q 高放射性废物中常含有各种用途广泛的 裂变产物同位素，如加以浓集回收，既 可降低废物的活度水平，又可用以制造 辐射源。
q (6)场地的水文地质条件比较简单，最高地下水 位距处置单元底部应有一定的距离；
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q (7)场地边界与露天水源地的距离不少于 500m；
q (8)场地宜选择在无矿藏资源或有资源而 无开采价值的地区；
q (9)场地应选择在土地贫瘠，对工业、农 业、旅游、文物以及考古等使用价值不 大的地区；
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天然屏障
q 首先，深部地质介质之所以具备长期圈闭的功 能，它既可以有效地限制核素的迁移，又可以 避免人类的闯入。
v 它不仅是良好的物理屏障，而且也是有效的化学屏 障。因为核素在随地下水流动的过程中，将与介质 发生各种作用，如吸附作用、沉淀作用等等，这种 作用可以有效地降低核素的迁移速度。
q (10)场地应选择在人口密度低的地区，与 城市有适当的距离；
q (11)场地应远离飞机场，军事试验场地和 易燃易爆等危险品仓库。
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7.4高放废物深地质处置
q 深地质处置就是把高放废物埋藏在距地 表深约500～1000m的地下深处，使之永 久与人类生存环境隔离。
q 回填材料作为高放废物处置库中的工程屏障填 充在废物容器和围岩之间，也可以用它封闭处 置库，充填岩石的裂隙，对地下处置系统的安 全起着保护作用。
q 回填材料应具备的性能是：
v 对放射性核素具有强烈的吸附能力，阻止和减缓放 射性核素向外泄漏；
v 具有良好的隔水功能，延缓地下水接触废物容器的 时间，降低核素向外泄漏的速度；
v 它是放射性废物产生量最多的环节，主要有被放射 性污染的设备、材料、废弃的过滤器、废液处理时 形成的泥浆和废弃的防护用品等。
q (3)反应堆内非核燃料物质经辐照后产生的活化 产物。
v 主要包括废离子交换树脂、过滤器上的泥浆、蒸发 器残渣、燃料元件碎片及废弃的防护用品等。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
也不含易生物降解及病毒等物质。 q 废物在处置前进行去污、包装、切割、
压缩、焚烧、熔融、固化等预处理。
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7.3.4场地选择
q 1.场地选择原则 q 浅地层埋藏处置场地的选择要遵循两个
基本原则：
v 一是防止污染(安全原则)； v 二是经济合理(经济原则)。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q (5)废物不得产生有毒有害气体； q (6)废物包装容器必须具有足够的机械强
度，以满足运输和处置操作要求； q (9) 包 装 容 器 表 面 的 剂 量 当 量 率 应 小 于
2mSv／h； q (10)废物不应含有易燃、易爆、危险物质，
v 具有良好的导热性，以便使高放废物衰变热量及时 向周围地质体扩散
v 具有良好的机械性能,能对废物容器起支护作用，防 止机械破坏和位移。
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7.4.4我国高放废物地质处置研 究进展
q 1985年，高放废物处置库选址工作开始,完成全 国筛选、区域筛选及地区筛选工作。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q 1990年12月在伦敦召开的消除核工业废 料国际会议上公布的数字表明，近40年 来，美、英两国在大西洋和太平洋北部 的50多个“墓地”，大约投弃过46×1015 贝克放射性废料。虽然这些废料是容器 盛装投弃的，但其渗沥性在短期内是很 难确定的。
环境百度文库土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q (1)处置场应选择在地震烈度低及长期地质稳定 的地区；
q (2)场地应具有相对简单的地质构造，断裂及裂 隙不太发育；
q (3)处置层岩性均匀，面积广，厚度大，渗透率 低；
q (4)处置层的岩土具有较高的离子交换和吸附能 力；
q (5)场地应选择在工程地质状况稳定，建造费用 低和能保证正常运行的地区；
2.适于处置废物的种类
q (1)含半衰期大于5年、小于或等于30年放 射性核素的废物，比活度不大于 3.7×1010Bq·kg-1；
q (2)含半衰期小于或等于5年放射性核素的 废物，比活度不限；
q (3)在300～500年内，比活度能降到非放 射性固体废物水平的其他废物；
q (4)废物应具有足够的化学、生物、热和 辐射稳定性；
工程屏障
q 处置库的地下设施、废物容器及回填材 料统称为工程屏障，它与周围的地质介 质一起阻止核素迁移。
q 废物容器是防止放射性核素从工程屏障 中释放出去的第一道防线。
v 所选用材料多为耐热性、抗腐蚀性能良好的 不锈钢材料。
v 容器的形状多为圆柱体，一般认为，容器保 持完好的时间可持续千年以上。
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7.1放射性废物的分类
q (1) 放射性废物按其所含最长的放射性核素的 半衰期(Tl／2)长短分为四种：
v ①(Tl／2)≤60天； v ②60天≤(Tl／2) ≤ 5年； v ③5年≤(Tl／2) ≤ 30年； v ④(Tl／2)＞30年。
q (2)按放射性比活度水平分三级：
v 第Ⅰ级为低放废物； v 第Ⅱ级为中放废物； v 第Ⅲ级为高放废物。
q 其他国家选址工作经验，在全国区域地质资料 综合分析、对比的基础上，通过各地区地质条 件、地质构造、岩石类型、水文地质条件、自 然地理、经济地理及核工业布局等因素的进一 步分析对比，在全国范围内选出了西南地区、 广东地区、内蒙地区、华东地区和西北地区五 大区域。从五大区域中又筛选出21个小区。
q 当时所考虑的处置库候选围岩包括花岗岩、凝 灰岩、泥岩和页岩。
7.3放射性废物管理的原则
q “减少产生、分类收集、净化浓缩、减容 固化、严格包装、安全运输、就地暂存、 集中处置、控制排放：加强监测”
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7.4浅地层处置
q 日本把放射性固体废物处置方法归纳为 四大类型。
q 其次，深部地质介质的演化十分缓慢，只要避 开某些地区，如现代火山地区和强烈构造活动 地区等，就能够保证放射性核素在限定期内有 效圈闭。
q 此外，建造处置库所开凿的岩体体积只能占整 个岩体体积的很小部分，处置库的建造不会严 重影响围岩的整体圈闭功能。环境岩土工程学课件东南大学潘华良
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q 埋藏高放废物的地下工程即为高放废物 处置库。
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q 高放废物深地质处置库一般采用的是 “多重屏障系统”设计，即把废物储存 在废物容器中，外面包裹回填材料，再 向外为围岩。
q 一般把地下设施及废物容器和回填材料 称为工程屏障，把周围的地质体称为天 然屏障。
v 例如中低放固体废物的浅地层处置是典型的 管理型处置。
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3.隔离型
q 对于来自使用过的核燃料的后处理所产 生的高放废物，由于其产生量很少，放 射性很高，而且.还含有相当数量的长半 衰期核素，在其放射性衰减使环境污染 或放射性影响的担忧充分减轻之前，有 必要使其与生活环境长期地充分隔离开， 并在稳定的场所安全地隔离。
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7.2放射性废物的特点
q 含核素的衰变及随之产生的电离辐射， 其辐射强度(活度)只能随时间的推移按指 数规律逐渐衰减(半衰期)，任何物理、化 学、生物处理方法或环境过程都不能予 以消除。
•比活度:物质中的某种核素 放射性活度除以该物质的质 量而得的商。
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放射性固体废物的来源
q (1)铀矿开采，选矿及水洗过程产生的尾矿。
v 这类废物一般数量大，放射性比活度低，通常就地 堆存或回填矿井。
q (2)核燃料辐照后产生的裂变产物。
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q 世界各国对高放废物处置问题提出了许 多方案，如太空处置、海洋处置、海岛 处置、冰层处置及深地质处置等等。通 过各种方案的比较，最终对深地质处置 的安全性和现实性达成了共识。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
1.放射性固体废物的定义
q 放射性固体废物是指任何含有放射性核 素或被其玷污，其比活度超过国家规定 限值的废物。
q 根据放射性废物分类标准，固体废物中 放射性比活度大于7.4×104Bq·kg-1的为放 射性固体废物。
•Bq是表示放射性活 度单位， 1Bq定义为放射性核素每秒 衰变一次。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
7.3.3浅地层处置方法
q 1.浅地层处置定义 q 浅地层处置是指地表或地下的，具有防
护覆盖层的，有工程屏障或设有工程屏 障的浅埋处置，埋藏深度一般在地面下 50m以内。 q 通常将废物容器置于处置单元之中。
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v 高放废物的深地层处置和放射性废物的海洋 处置。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
4.再利用型
q 对于极低水平的放射性固体废物，在不 需要安全保障的限度内，力图考虑再利 用。
v 例如，核反应堆等的退役解体所产生的大量 混凝土类废物用作造地时的填埋材料，或把 极低放射性水平的金属配管类材料作为原料 再利用。
q 1.扩散型
v 对有自然扩散可能性的气态、液态放射性废 物通过稀释扩散进行处置。
v 如核电站或核研究中心的放射性废气和废水 当其放射性浓度低于法令规定的限值时向环 境释放。但不适用于固体放射性废物处置。
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2.管理型
v 对于放射性水平低而且几乎不含极长半衰期 放射性核素的放射性固体废物，依靠其衰减 效果而使放射性水平降到不需要安全保障的 这段期限内，通过与放射性水平相适应的阶 段性管理而进行的处置。
q 放射性废物中同时也含有多种非放射性 污染物质。
v 放射性核素与其稳定同位素的化学性质基本 相同，因此，去除废物中稳定性元素的常规 处理方法亦可用于去除放射性同位素
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q 高放射性废物中常含有各种用途广泛的 裂变产物同位素，如加以浓集回收，既 可降低废物的活度水平，又可用以制造 辐射源。
q (6)场地的水文地质条件比较简单，最高地下水 位距处置单元底部应有一定的距离；
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
q (7)场地边界与露天水源地的距离不少于 500m；
q (8)场地宜选择在无矿藏资源或有资源而 无开采价值的地区；
q (9)场地应选择在土地贫瘠，对工业、农 业、旅游、文物以及考古等使用价值不 大的地区；
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
天然屏障
q 首先，深部地质介质之所以具备长期圈闭的功 能，它既可以有效地限制核素的迁移，又可以 避免人类的闯入。
v 它不仅是良好的物理屏障，而且也是有效的化学屏 障。因为核素在随地下水流动的过程中，将与介质 发生各种作用，如吸附作用、沉淀作用等等，这种 作用可以有效地降低核素的迁移速度。
q (10)场地应选择在人口密度低的地区，与 城市有适当的距离；
q (11)场地应远离飞机场，军事试验场地和 易燃易爆等危险品仓库。
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7.4高放废物深地质处置
q 深地质处置就是把高放废物埋藏在距地 表深约500～1000m的地下深处，使之永 久与人类生存环境隔离。
q 回填材料作为高放废物处置库中的工程屏障填 充在废物容器和围岩之间，也可以用它封闭处 置库，充填岩石的裂隙，对地下处置系统的安 全起着保护作用。
q 回填材料应具备的性能是：
v 对放射性核素具有强烈的吸附能力，阻止和减缓放 射性核素向外泄漏；
v 具有良好的隔水功能，延缓地下水接触废物容器的 时间，降低核素向外泄漏的速度；
v 它是放射性废物产生量最多的环节，主要有被放射 性污染的设备、材料、废弃的过滤器、废液处理时 形成的泥浆和废弃的防护用品等。
q (3)反应堆内非核燃料物质经辐照后产生的活化 产物。
v 主要包括废离子交换树脂、过滤器上的泥浆、蒸发 器残渣、燃料元件碎片及废弃的防护用品等。
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压缩、焚烧、熔融、固化等预处理。
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7.3.4场地选择
q 1.场地选择原则 q 浅地层埋藏处置场地的选择要遵循两个
基本原则：
v 一是防止污染(安全原则)； v 二是经济合理(经济原则)。
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q (5)废物不得产生有毒有害气体； q (6)废物包装容器必须具有足够的机械强
度，以满足运输和处置操作要求； q (9) 包 装 容 器 表 面 的 剂 量 当 量 率 应 小 于
2mSv／h； q (10)废物不应含有易燃、易爆、危险物质，
v 具有良好的导热性，以便使高放废物衰变热量及时 向周围地质体扩散
v 具有良好的机械性能,能对废物容器起支护作用，防 止机械破坏和位移。
环境岩土工程学课件东南大学潘华良 环境岩土工程学概论7放射性有
7.4.4我国高放废物地质处置研 究进展
q 1985年，高放废物处置库选址工作开始,完成全 国筛选、区域筛选及地区筛选工作。
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q 1990年12月在伦敦召开的消除核工业废 料国际会议上公布的数字表明，近40年 来，美、英两国在大西洋和太平洋北部 的50多个“墓地”，大约投弃过46×1015 贝克放射性废料。虽然这些废料是容器 盛装投弃的，但其渗沥性在短期内是很 难确定的。
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q (1)处置场应选择在地震烈度低及长期地质稳定 的地区；
q (2)场地应具有相对简单的地质构造，断裂及裂 隙不太发育；
q (3)处置层岩性均匀，面积广，厚度大，渗透率 低；
q (4)处置层的岩土具有较高的离子交换和吸附能 力；
q (5)场地应选择在工程地质状况稳定，建造费用 低和能保证正常运行的地区；
2.适于处置废物的种类
q (1)含半衰期大于5年、小于或等于30年放 射性核素的废物，比活度不大于 3.7×1010Bq·kg-1；
q (2)含半衰期小于或等于5年放射性核素的 废物，比活度不限；
q (3)在300～500年内，比活度能降到非放 射性固体废物水平的其他废物；
q (4)废物应具有足够的化学、生物、热和 辐射稳定性；
工程屏障
q 处置库的地下设施、废物容器及回填材 料统称为工程屏障，它与周围的地质介 质一起阻止核素迁移。
q 废物容器是防止放射性核素从工程屏障 中释放出去的第一道防线。
v 所选用材料多为耐热性、抗腐蚀性能良好的 不锈钢材料。
v 容器的形状多为圆柱体，一般认为，容器保 持完好的时间可持续千年以上。
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7.1放射性废物的分类
q (1) 放射性废物按其所含最长的放射性核素的 半衰期(Tl／2)长短分为四种：
v ①(Tl／2)≤60天； v ②60天≤(Tl／2) ≤ 5年； v ③5年≤(Tl／2) ≤ 30年； v ④(Tl／2)＞30年。
q (2)按放射性比活度水平分三级：
v 第Ⅰ级为低放废物； v 第Ⅱ级为中放废物； v 第Ⅲ级为高放废物。
q 其他国家选址工作经验，在全国区域地质资料 综合分析、对比的基础上，通过各地区地质条 件、地质构造、岩石类型、水文地质条件、自 然地理、经济地理及核工业布局等因素的进一 步分析对比，在全国范围内选出了西南地区、 广东地区、内蒙地区、华东地区和西北地区五 大区域。从五大区域中又筛选出21个小区。
q 当时所考虑的处置库候选围岩包括花岗岩、凝 灰岩、泥岩和页岩。