核废料深埋处置
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核废料深埋
2014.3.24
1
a
主要内容
一、研究背景 二、核废物的来源、分类以及管理 三、核废物管理的基本方法基本原理
和方法 四、核废物深层地质处理 五、迄今国内外的研究进展 六、相关应用介绍
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一、研究背景
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一、研究背景
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一、研究背景
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a
我国核电站发展概况
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a
2020年, 我国核电有 望实现 7 0 G W 的 装机 容量, 核电设备市场或将达到 4000 亿元, 核 电装备自主化进程的推进必将带来核电装 备业的大发展, 而核电发展的技术瓶颈等制 约因素仍 有待进一步突破。由于核废料处 理问题的困扰, 5 0 年后如何处理核废物或将 成为比建设核电站更大的难题。
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四、核废料深层地质处理
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a
地质岩层以它 年代的古老以及在 多数环境中长时间 的稳定性为特征。
岩层保持其 结构完整性和物化 特征的时期之长已 大大超出人类经验 的范畴。
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a
4.1 放射性废物处置系统介绍
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a
主要功用
①物理屏障作用——限制和阻止地下水接近、进 入废物处置库；减弱和屏蔽放射性废物发出的 α，β，γ射线对生态环境的影响；
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核电站
百度文库
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a
15
a
辐射的种类
16
a
二、核废物的来源、分类以及管 理原则
17
a
二、核废物的来源、分类以及管理原则
18
a
2.1 核废料来源
种类
内容
民用核燃料 军用核燃料
循环
循环
非核燃料循环
天然存在 放射性物
质
以核电生产为 主要来源于军 包括：放射性同位素 原始放射
中心的核燃料 用核材料生产、生产；放射性同位素 性物质的
a
相关国际机构
IAEA ：International Atomic Energy Agency国际原子能机构
ICRP：International Commission on Radiological Protection国际辐 射防护委员会
UNSCEAR: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation联合国 原子辐射效应科学委员会等等。
31
a
3.2 主要的几种处理方法
（4）岩熔处置
高放射性的固体或液体废料贮放到地下深孔或 洞穴中,废料 产生的辐射热将熔化它本身及周围 岩石。最终冷却后,废料将熔合进天然岩石基质内。
（5） 深层地质处置
地质岩层以它年代的古老以及在多数环境中长 时间的稳定为特征,尽管岩石都以相当缓慢的速度 在不断变化。目前,世界各国处置高放废料的最重 要也是最常用的方法是人工深岩穴(贮存库)贮存。
射 到地球 与金
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a
3.2 主要的几种处理方法
（2） 冰层处置
此方案主要是 利用核废料自身 发热将冰融化而 逐渐沉入冰层内 或冰 层底部。
然而,非常高的
运输、处理费用,
以及由于冰层处
置区在地质时期
内进化的不确定
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a
3.2 主要的几种处理方法
（3）海底处置
在海底处置某些类型的废料,虽然具有很低的个 人危险度,但用此方法 处置高放、中放废料受到国际 协议的禁止 (伦敦倾倒公约, 1 9 8 3 年 )。
循环，包括前 核武器制造以 在工业，农业生物， 矿床分布，
段过程、反应 及核动力舰船 医学等方面的各种应 火山喷发、
堆运行过程和 （如核潜艇、 用；核研究中心的各 矿山喷泉、
后段过程三大 核动力航空母 种研究活动；各类核 侵蚀和沙
部分。
舰等）的运行。设施退役活动。 迁移等
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民用核燃料循环
以核电生产为中心的核燃料循环，包括前段过程、反应 堆运行过程和后段过程三大部分。
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“亚洲第一坑”
中国第一个核武器研制基地 地处中国西北部的青海省海 北藏族自治州州府西海镇地 区，先后研制成功了中国第 一颗原子弹和氢弹，被称为 中国“原子城”。1995年全 面退役至今，与它相距仅几 公里的金银滩就是当时基地 工作区内所有的放射性废料 被深埋之地，世人称为“亚 洲第一坑” 。
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②化学屏障作用——通过化学作用阻滞放射性核 素向生物圈迁移；
③机械屏障作用——废物容器和回填材料能安全、 稳妥地包容废物，吸收巨大的地应力(岩石静压 力、地质应力等)，为处置状态的废物体提供机 械支撑。
我国放射性废物基本分类如下表：
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2.2 核废物分类
24
a
三、核废料管理的基本原理和 方法简介
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a
放射性废物管理的9条基本原则 （IAEA）：
（1）保护人类健康：放射性废物管理必须确保对人类健康 的影响达到可接受的水平；
（2）保护环境：放射性废物管理必须确保对环境的影响达 到可接受的水平；
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核爆炸
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压水堆核电站 铀-235
轻水堆、重水堆（秦山三期）和石墨汽冷堆 轻水堆又分为压水堆（秦山 大亚湾 田湾 岭澳 宁德）
和沸水堆（福岛）
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快中子增殖堆 Fast Breeder Reactor （FBR）铀-238，钚-239
12
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石墨气冷堆
铀的包覆颗粒作核燃料、石墨作中子慢化剂、 氦气作为冷却剂的先进热堆
（4）利用现有的技术和合理费用能实现处置
（5）必须能够充分地模拟控制处置系统长
期特性的过程，包括物理的、化学的甚至生
物的
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3.2 主要的几种处理方法
（1）太空处置
此处置方案可 使废料永远脱离 生物圈,因此具有 较大的吸引力。
美国国家航空
和宇宙航行局 所
做的研究表明:根
据太空发射技术,
把核 负载物 发
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军用核燃料循环
军工放射性废物主要来源于军用核材料生产、核武器制造以及核动 力舰船（如核潜艇、核动力航空母舰等）的运行。
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2.2 核废物分类
根据国际原子能机构（IAEA）的分类，首先按物理形态将核废料分 为液体、气体、固体三类，然后再按比活度将每类分为若干级别。见下 表：
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2.2 核废物分类
（3）超越国界的保护：放射性废物管理应考虑超越国界的 人员健康和环境的可能影响；
（4）保护后代：放射性废物管理必须保证对后代预期的健
康影响不大于当今可接受的水平；
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基本原理
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3.1 对处置系统的基本要求
（1）对废物进行相当长期的的隔离（依赖 天然的和人造屏障来实现）
（2）一旦完全隔离期过后，要保证一个低 的释放率 （3）能够估计由于人类活动或毁坏性的自 然事件所造成的废物转移情况
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主要内容
一、研究背景 二、核废物的来源、分类以及管理 三、核废物管理的基本方法基本原理
和方法 四、核废物深层地质处理 五、迄今国内外的研究进展 六、相关应用介绍
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一、研究背景
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一、研究背景
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一、研究背景
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我国核电站发展概况
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2020年, 我国核电有 望实现 7 0 G W 的 装机 容量, 核电设备市场或将达到 4000 亿元, 核 电装备自主化进程的推进必将带来核电装 备业的大发展, 而核电发展的技术瓶颈等制 约因素仍 有待进一步突破。由于核废料处 理问题的困扰, 5 0 年后如何处理核废物或将 成为比建设核电站更大的难题。
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四、核废料深层地质处理
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地质岩层以它 年代的古老以及在 多数环境中长时间 的稳定性为特征。
岩层保持其 结构完整性和物化 特征的时期之长已 大大超出人类经验 的范畴。
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4.1 放射性废物处置系统介绍
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主要功用
①物理屏障作用——限制和阻止地下水接近、进 入废物处置库；减弱和屏蔽放射性废物发出的 α，β，γ射线对生态环境的影响；
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核电站
百度文库
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辐射的种类
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二、核废物的来源、分类以及管 理原则
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二、核废物的来源、分类以及管理原则
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2.1 核废料来源
种类
内容
民用核燃料 军用核燃料
循环
循环
非核燃料循环
天然存在 放射性物
质
以核电生产为 主要来源于军 包括：放射性同位素 原始放射
中心的核燃料 用核材料生产、生产；放射性同位素 性物质的
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相关国际机构
IAEA ：International Atomic Energy Agency国际原子能机构
ICRP：International Commission on Radiological Protection国际辐 射防护委员会
UNSCEAR: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation联合国 原子辐射效应科学委员会等等。
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3.2 主要的几种处理方法
（4）岩熔处置
高放射性的固体或液体废料贮放到地下深孔或 洞穴中,废料 产生的辐射热将熔化它本身及周围 岩石。最终冷却后,废料将熔合进天然岩石基质内。
（5） 深层地质处置
地质岩层以它年代的古老以及在多数环境中长 时间的稳定为特征,尽管岩石都以相当缓慢的速度 在不断变化。目前,世界各国处置高放废料的最重 要也是最常用的方法是人工深岩穴(贮存库)贮存。
射 到地球 与金
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3.2 主要的几种处理方法
（2） 冰层处置
此方案主要是 利用核废料自身 发热将冰融化而 逐渐沉入冰层内 或冰 层底部。
然而,非常高的
运输、处理费用,
以及由于冰层处
置区在地质时期
内进化的不确定
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3.2 主要的几种处理方法
（3）海底处置
在海底处置某些类型的废料,虽然具有很低的个 人危险度,但用此方法 处置高放、中放废料受到国际 协议的禁止 (伦敦倾倒公约, 1 9 8 3 年 )。
循环，包括前 核武器制造以 在工业，农业生物， 矿床分布，
段过程、反应 及核动力舰船 医学等方面的各种应 火山喷发、
堆运行过程和 （如核潜艇、 用；核研究中心的各 矿山喷泉、
后段过程三大 核动力航空母 种研究活动；各类核 侵蚀和沙
部分。
舰等）的运行。设施退役活动。 迁移等
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民用核燃料循环
以核电生产为中心的核燃料循环，包括前段过程、反应 堆运行过程和后段过程三大部分。
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“亚洲第一坑”
中国第一个核武器研制基地 地处中国西北部的青海省海 北藏族自治州州府西海镇地 区，先后研制成功了中国第 一颗原子弹和氢弹，被称为 中国“原子城”。1995年全 面退役至今，与它相距仅几 公里的金银滩就是当时基地 工作区内所有的放射性废料 被深埋之地，世人称为“亚 洲第一坑” 。
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②化学屏障作用——通过化学作用阻滞放射性核 素向生物圈迁移；
③机械屏障作用——废物容器和回填材料能安全、 稳妥地包容废物，吸收巨大的地应力(岩石静压 力、地质应力等)，为处置状态的废物体提供机 械支撑。
我国放射性废物基本分类如下表：
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2.2 核废物分类
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三、核废料管理的基本原理和 方法简介
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放射性废物管理的9条基本原则 （IAEA）：
（1）保护人类健康：放射性废物管理必须确保对人类健康 的影响达到可接受的水平；
（2）保护环境：放射性废物管理必须确保对环境的影响达 到可接受的水平；
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核爆炸
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压水堆核电站 铀-235
轻水堆、重水堆（秦山三期）和石墨汽冷堆 轻水堆又分为压水堆（秦山 大亚湾 田湾 岭澳 宁德）
和沸水堆（福岛）
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快中子增殖堆 Fast Breeder Reactor （FBR）铀-238，钚-239
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石墨气冷堆
铀的包覆颗粒作核燃料、石墨作中子慢化剂、 氦气作为冷却剂的先进热堆
（4）利用现有的技术和合理费用能实现处置
（5）必须能够充分地模拟控制处置系统长
期特性的过程，包括物理的、化学的甚至生
物的
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3.2 主要的几种处理方法
（1）太空处置
此处置方案可 使废料永远脱离 生物圈,因此具有 较大的吸引力。
美国国家航空
和宇宙航行局 所
做的研究表明:根
据太空发射技术,
把核 负载物 发
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军用核燃料循环
军工放射性废物主要来源于军用核材料生产、核武器制造以及核动 力舰船（如核潜艇、核动力航空母舰等）的运行。
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2.2 核废物分类
根据国际原子能机构（IAEA）的分类，首先按物理形态将核废料分 为液体、气体、固体三类，然后再按比活度将每类分为若干级别。见下 表：
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2.2 核废物分类
（3）超越国界的保护：放射性废物管理应考虑超越国界的 人员健康和环境的可能影响；
（4）保护后代：放射性废物管理必须保证对后代预期的健
康影响不大于当今可接受的水平；
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基本原理
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3.1 对处置系统的基本要求
（1）对废物进行相当长期的的隔离（依赖 天然的和人造屏障来实现）
（2）一旦完全隔离期过后，要保证一个低 的释放率 （3）能够估计由于人类活动或毁坏性的自 然事件所造成的废物转移情况