核废物地质处理
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适合的地质介质主要有：岩盐、花岗岩、凝灰岩、粘土岩、玄武 岩、流纹岩、辉长岩等
7.4.3 低中放废物的地质处置
低、中放固体废物的处置方案
（1）陆地浅埋（土壤等松散沉积物） 广泛应用
（2）废矿井处置（盐、铁、铀矿等） 广泛应用
（3）深地质处置（矿山地质处置法，处置在埋深大于 300-500m 的地下人工岩硐中） 耗资大，较少用
一、高放废液的贮存
高放废液来源 高放废液特性
水法乏燃料后处理（Purex流程）时，元件切割溶解之后，用有机溶剂（如TBP/煤 油）萃取铀和钚，把绝大部分裂变产物留在水相中，形成高放废液1AW。
放射性强、腐蚀性大（强酸性）、释热率高、毒性大。
高放废液贮存 要求
（1）贮罐设置夹套或托盘，万一发生泄漏时，可以收集所漏出的高放废液。 （2）设置搅拌器（一般用空气搅拌器），使槽底不会出现沉积物，发生局部过热； （3）设置水冷却系统，带走衰变热，不致出现自沸现象，槽中高放废液的温度最 好保持在60℃之下。
黄相问题
对于含硫、钼、铬浓度较高的高放废液，硼硅酸盐玻璃固化容易分 离 出 黄 色 第 二 相 （ 常 称 为 黄 相 ） 。 黄 相 中 含 有 较 多 易 溶 的 90Sr 和 137Cs，因而降低固化产品的品质。
来自百度文库
人造岩石固化－一种开发中的固化技术
人造岩石是通过高温固相反应制备的一种热力学稳定的、多相钛酸盐 矿物固溶体，大部分废物元素直接进入矿相的晶格位置，一部分废 物元素被还原成金属单质，包容于合金相中。
7.4.1 核废物地质处理的基本概念与历史
1、核废物地质处置的多重屏障体系 人工屏障（工程屏障）： 1. 玻璃固化体：阻滞废物中放射性核素向外迁移的第一道屏障。 2. 废物外包装容器：保护放射性废物固化体过早地被侵蚀、破坏的强有力机械
屏障。 3. 回填材料：废物容器之间和在废物容器与地质体之间充填的某些矿物、岩石
（4）设置备用槽和转移废液的设备（如空气提升器、喷射泵等），以便在发生事 故时，可安全转移到备用槽中。 （5）设备间设置通风，使辐解气体（如H2等）不能在槽中积累，排气经过过滤处 理，达到标准之后，才允许排入大气 （6）高放废液贮槽设置在厚壁的混凝土地下室（有抗震要求），有良好屏蔽作用， 室内衬有不锈钢，容易去污。 （7）设置各种可靠探测仪表和报警装置，例如监测液位、温度和放射性 。有时 还设置检测腐蚀情况的挂片。 （8）良好的管理措施（人员培训、严格操作程序、应急响应准备）。
水力压裂处置 将浓缩低、中放废液，与水泥、粘土混合后的灰浆，通过钻孔用高压设备 将其注入300-500m地下预选被压裂的不透水岩层中，使废液迅速固化为岩 层的一部分，以达到永远隔离核废物的目的。 例：美国橡树岭国立实验室于1959年首先从石油部门开采应用到低、中放 废物地质处理领域中来。
海洋投弃 又称海洋倾倒处置，这是将低、中放废物容器（一般为混凝土固化体，外 加钢桶包装）投入远离陆地的预定海域，使废物容器自行沉入海底，或者 直接向海洋排放低放废液，借海水隔离和稀释放射性物质的一种非地质处 置方法。 污染海水，1983年，伦敦倾废公约通过了停止向海洋倾倒核废物的议案。
由于放射性元素被牢固地固定在矿物的晶相结构中，人造岩石固化体 的抗浸出性、化学稳定性、热稳定性和耐辐射性，都比玻璃固化体 好。
三、高放废物的地质处置
高放废液贮槽寿命是有限的（设计寿命15—20a）。所以高放废液不允许长期贮存，要尽早进行固化处 理。
二、高放废液的固化
玻璃类型 废物包容量 工艺特点
高放废液玻璃固化
高放废液的固化已开发研究了许多方法，至今被广泛采用的是硼硅 酸盐玻璃固化。
玻璃中包容废物氧化物量上限为30%（wt）。
玻璃是化学性质不活泼的物质，在高温状态下融熔，具有液态性质， 能溶解很多氧化物，使得强放废液中的化学元素结合在无定形玻璃 网络结构中，形成均匀的一相玻璃产品。
7.4.2 适合核废物地质处置的岩土类型
岩石孔隙度较小、含水量较少，水渗透率较小。地下 水在岩石、土壤中的渗透、扩散乃至流动是危及核废 物安全处置的最主要因素。
岩石中裂隙较少 岩石应具有良好的导热性、抗辐射性，随时传导、散
失废物的衰变热。 岩石应具有一定的机械强度，便于构筑地下工程。 岩石应具有较强的离子交换能力和吸附能力。 岩石的体积应足够大（迁移距离较大）
（4）海岛处置
运输费用高，国际上禁止
（5）滨海底处置（处置介质为岩石） 瑞典 芬兰（国际 上对处置的安全性有争议）
（6）水力压裂处置（页岩等） 美国停止 中国
（7）海洋投弃（海水） 沿海国家采用，现禁止
7.4.4 高放废物的处理和处置
高放废物是指乏燃料后处理产生的高放废液和其固化体； 准备直接处置的乏燃料；及类似辐射水平或释热水平的 其它废物。 国际原子能机构提出的按处置要求分类的固体废物分类 标准，规定高放废物释热率高于2kW/m3，且长寿命放射 性核素的比活度高于对短寿命废物的限值（4x106Bq / Kg 单个货包）。 高放废物的处置必须采用地质处置。
碎料等。具有较强的抗风化能力（寿命超过106年）、吸附能力等，它不仅可 作为机械支撑物以稳定废物容器，而且是阻滞放射性核素迁移的化学屏障和 物理屏障。
天然屏障：地质体，又称废物的贮存介质、处置介质等，这是核废物处置场 （库）周围的土壤、岩石及有关沉积物等。
核废物处置体系的主要功能：
• 物理屏障作用：限制和阻止地下水接近、进入废物处置库 • 化学屏障作用：通过化学作用阻滞放射性性核素向生物圈迁移 • 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
2.核废物处置方法的原理（过去常用）
低、中放废液的地下渗滤处置 将废液排入地表沟槽内，借助土壤和砂砾层对废液中有害物质的吸附、渗 透作用，净化废液的一种地质处置方法。 （致使放射性浓度超过允许限值）
低、中放废液深井注入处置 将废液经由注入孔高压压入1000-1500米深处相对封闭的透水岩层中，借此 将放射性废液永久地与生物圈隔离的方法。 造成环境污染、处置井远离核设施，目前很少用。
7.4.3 低中放废物的地质处置
低、中放固体废物的处置方案
（1）陆地浅埋（土壤等松散沉积物） 广泛应用
（2）废矿井处置（盐、铁、铀矿等） 广泛应用
（3）深地质处置（矿山地质处置法，处置在埋深大于 300-500m 的地下人工岩硐中） 耗资大，较少用
一、高放废液的贮存
高放废液来源 高放废液特性
水法乏燃料后处理（Purex流程）时，元件切割溶解之后，用有机溶剂（如TBP/煤 油）萃取铀和钚，把绝大部分裂变产物留在水相中，形成高放废液1AW。
放射性强、腐蚀性大（强酸性）、释热率高、毒性大。
高放废液贮存 要求
（1）贮罐设置夹套或托盘，万一发生泄漏时，可以收集所漏出的高放废液。 （2）设置搅拌器（一般用空气搅拌器），使槽底不会出现沉积物，发生局部过热； （3）设置水冷却系统，带走衰变热，不致出现自沸现象，槽中高放废液的温度最 好保持在60℃之下。
黄相问题
对于含硫、钼、铬浓度较高的高放废液，硼硅酸盐玻璃固化容易分 离 出 黄 色 第 二 相 （ 常 称 为 黄 相 ） 。 黄 相 中 含 有 较 多 易 溶 的 90Sr 和 137Cs，因而降低固化产品的品质。
来自百度文库
人造岩石固化－一种开发中的固化技术
人造岩石是通过高温固相反应制备的一种热力学稳定的、多相钛酸盐 矿物固溶体，大部分废物元素直接进入矿相的晶格位置，一部分废 物元素被还原成金属单质，包容于合金相中。
7.4.1 核废物地质处理的基本概念与历史
1、核废物地质处置的多重屏障体系 人工屏障（工程屏障）： 1. 玻璃固化体：阻滞废物中放射性核素向外迁移的第一道屏障。 2. 废物外包装容器：保护放射性废物固化体过早地被侵蚀、破坏的强有力机械
屏障。 3. 回填材料：废物容器之间和在废物容器与地质体之间充填的某些矿物、岩石
（4）设置备用槽和转移废液的设备（如空气提升器、喷射泵等），以便在发生事 故时，可安全转移到备用槽中。 （5）设备间设置通风，使辐解气体（如H2等）不能在槽中积累，排气经过过滤处 理，达到标准之后，才允许排入大气 （6）高放废液贮槽设置在厚壁的混凝土地下室（有抗震要求），有良好屏蔽作用， 室内衬有不锈钢，容易去污。 （7）设置各种可靠探测仪表和报警装置，例如监测液位、温度和放射性 。有时 还设置检测腐蚀情况的挂片。 （8）良好的管理措施（人员培训、严格操作程序、应急响应准备）。
水力压裂处置 将浓缩低、中放废液，与水泥、粘土混合后的灰浆，通过钻孔用高压设备 将其注入300-500m地下预选被压裂的不透水岩层中，使废液迅速固化为岩 层的一部分，以达到永远隔离核废物的目的。 例：美国橡树岭国立实验室于1959年首先从石油部门开采应用到低、中放 废物地质处理领域中来。
海洋投弃 又称海洋倾倒处置，这是将低、中放废物容器（一般为混凝土固化体，外 加钢桶包装）投入远离陆地的预定海域，使废物容器自行沉入海底，或者 直接向海洋排放低放废液，借海水隔离和稀释放射性物质的一种非地质处 置方法。 污染海水，1983年，伦敦倾废公约通过了停止向海洋倾倒核废物的议案。
由于放射性元素被牢固地固定在矿物的晶相结构中，人造岩石固化体 的抗浸出性、化学稳定性、热稳定性和耐辐射性，都比玻璃固化体 好。
三、高放废物的地质处置
高放废液贮槽寿命是有限的（设计寿命15—20a）。所以高放废液不允许长期贮存，要尽早进行固化处 理。
二、高放废液的固化
玻璃类型 废物包容量 工艺特点
高放废液玻璃固化
高放废液的固化已开发研究了许多方法，至今被广泛采用的是硼硅 酸盐玻璃固化。
玻璃中包容废物氧化物量上限为30%（wt）。
玻璃是化学性质不活泼的物质，在高温状态下融熔，具有液态性质， 能溶解很多氧化物，使得强放废液中的化学元素结合在无定形玻璃 网络结构中，形成均匀的一相玻璃产品。
7.4.2 适合核废物地质处置的岩土类型
岩石孔隙度较小、含水量较少，水渗透率较小。地下 水在岩石、土壤中的渗透、扩散乃至流动是危及核废 物安全处置的最主要因素。
岩石中裂隙较少 岩石应具有良好的导热性、抗辐射性，随时传导、散
失废物的衰变热。 岩石应具有一定的机械强度，便于构筑地下工程。 岩石应具有较强的离子交换能力和吸附能力。 岩石的体积应足够大（迁移距离较大）
（4）海岛处置
运输费用高，国际上禁止
（5）滨海底处置（处置介质为岩石） 瑞典 芬兰（国际 上对处置的安全性有争议）
（6）水力压裂处置（页岩等） 美国停止 中国
（7）海洋投弃（海水） 沿海国家采用，现禁止
7.4.4 高放废物的处理和处置
高放废物是指乏燃料后处理产生的高放废液和其固化体； 准备直接处置的乏燃料；及类似辐射水平或释热水平的 其它废物。 国际原子能机构提出的按处置要求分类的固体废物分类 标准，规定高放废物释热率高于2kW/m3，且长寿命放射 性核素的比活度高于对短寿命废物的限值（4x106Bq / Kg 单个货包）。 高放废物的处置必须采用地质处置。
碎料等。具有较强的抗风化能力（寿命超过106年）、吸附能力等，它不仅可 作为机械支撑物以稳定废物容器，而且是阻滞放射性核素迁移的化学屏障和 物理屏障。
天然屏障：地质体，又称废物的贮存介质、处置介质等，这是核废物处置场 （库）周围的土壤、岩石及有关沉积物等。
核废物处置体系的主要功能：
• 物理屏障作用：限制和阻止地下水接近、进入废物处置库 • 化学屏障作用：通过化学作用阻滞放射性性核素向生物圈迁移 • 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
2.核废物处置方法的原理（过去常用）
低、中放废液的地下渗滤处置 将废液排入地表沟槽内，借助土壤和砂砾层对废液中有害物质的吸附、渗 透作用，净化废液的一种地质处置方法。 （致使放射性浓度超过允许限值）
低、中放废液深井注入处置 将废液经由注入孔高压压入1000-1500米深处相对封闭的透水岩层中，借此 将放射性废液永久地与生物圈隔离的方法。 造成环境污染、处置井远离核设施，目前很少用。