核废物地质处理

1、核废物地质处理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。 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

2、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。第1页/共23页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、

3、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）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、辉长岩等第2页/共23页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（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）（

4、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，现禁止第3页/共23页 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。 7.4.4 高放废物的处理和处置第4页/共23页一、高放废液的贮存第5页/共23页二、高放废液的固化第6页/共23页人造岩石固化一种开发

5、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。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。 第7页/共23页三、高放废物的地质处置第8页/共23页三、高放废物的地质处置第9页/共23页6、高放废物的分离嬗变第10页/共23页四、高放废物的地质处置研究开发工作 1高放废物库选址高放废物处置处置库多重屏障构想： 多重屏障分为工程屏障（包括高放废物固化体的包装容器、外包装、缓冲介质、回填材料和处置工程

6、构筑物）和天然屏障（基岩和外围土层）两大部分。（工程屏障的屏蔽隔离作用至少可达1 000年，以后的屏蔽隔离作用则主要依靠天然屏障。） 对于基岩，有的国家选花岗岩、凝灰岩、片麻等（结晶岩类），有的国家选盐岩（蒸发岩类），也有选粘土层（泥质岩类）。 现在被人们普遍接受的是深地层巷道布置垂直钻孔叠堆处置法，这是纵深防御多重屏障隔离体系。第11页/共23页放射性核素到人类生活环境的转移途径： 放射性核素从处置库中的高放废物体转移到人类生活环境，主要媒介体是地下水。 在正常情况下，地下水到达处置库，容器被腐蚀，放射性核素被溶出，输运到食物链，进入到人体，其过程是极其缓慢的， 除了核素本身衰变外，还存在着

7、一系列逆过程，如稀释分散、介质吸附、凝聚、沉淀 、矿化、离子交换等。放射性核素输运量是微乎其微。第12页/共23页2实验室研究和数学模型推算（1/1） 第13页/共23页3地下实验室研究 第14页/共23页4自然类比研究（1/4） 第15页/共23页高放废物安全处置是一项复杂的系统工程，安全评价贯穿于选址、设计、建造到试运行、运行、关闭和关闭后等处置的全过程。第16页/共23页大亚湾核电站低放废物货包台电核废料处置第17页/共23页广东北龙低中放废物处置场第18页/共23页7.4.5 铀矿山尾矿和废石的处理 了解作业作业1010255255页思考题页思考题 2 2、3 3、4 4、5 5、6 6第19页/共23页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。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。 第20页/共23页6、高放废物的分离嬗变第21页/共23页放射性核素到人类生活环境的转移途径： 放射性核素从处置库中的高放废物体转移到人类生活环境，主要媒介体是地下水。 在正常