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浅谈高放废物深钻孔处置

发布时间:2015-12-15 18:54   

(王萌 清华大学核能与新能源技术研究院 核科学与技术)

谈起高放废物,大家或许觉得有点陌生,但提起乏燃料,恐怕无人不知吧?

什么?你连乏燃料是什么都不知道?那简直就是不能忍了……

通俗的来讲,就是在反应堆内经过辐射照射、使用过后的燃料,这种燃料已经无法继续维持核反应。举个身边的例子类比一下来说,就像是蜂窝煤在煤炉里燃烧,烧过之后再取出来,就是下图。

然而,因为乏燃料含有大量的放射性元素,不能像蜂窝煤那样随意的处置,要对乏燃料进行后处理。

高放废物主要是乏燃料后处理产生的高放废液及其固化体、准备直接处置(一次通过式)的乏燃料及相应放射性水平的其他废物。

高放废物的体积虽然不足核燃料循环所产生的放射性废物体积的1%,但其所含放射性量超过核燃料循环总放射性量的99%,因此对高放废物的处置显得十分重要。

国际原子能机构推荐,短寿命低中放废物近地表处置;长寿命低中放废物和高放废物采取深地质处置。而本文所说的高放废物深钻孔处置就是深地质处置。

深钻孔处置呢,通俗的来讲就是在从地表上钻个深孔,然后把高放废物放进去,没错,就是钻个深孔。就是下面这样的。

“那岂不是要把地下污染一******啊?”肯定会有人发出这样的疑问。

事实上并不是这样,高放废物深钻孔处置是将装有高放废物的容器放置在离地面深达3000m5000m的结晶基岩钻孔中,然后用粉碎后的钻孔岩芯回填容器与孔壁之间的空隙,依次用膨润土、沥青、混凝土封闭,使其永久与人类的生存环境隔离。

它的钻孔设计、废物罐设计、和封闭系统设计都是经过严格论证和实验的,所以对其安全性大可放心。

那么深钻孔处置的优点有哪些呢?

 

1、几千米深处结晶基岩的含水量低、孔隙率低和渗透性低,水流运动速度慢,不利于高放废物中核素在结晶基岩中的迁移;

2、在近3000m高负荷压力作用下将会对核素的迁移路径起到封闭作用,还原环境不利于核素从废物体中的浸出及产生胶体,大部分核素吸附在结晶基岩或回填材料上,进一步阻滞了核素的迁移;

3、孔与孔之间的距离相隔约百米,避免了两孔中由于废物体发热而引起的热量传递。

在理论上,废物放置在3-5公里的深度,可以有效地、无限期的与生物圈隔离。

 

所以在目前其他高放废物处理技术发展程度不足的情况下,高放废物深钻孔处置是个很好的选择。

 

参考文献:

相秀娟, 章英杰. 高放废物的深钻孔处置研究进展[C].中国核学会核化工分会放射性三废处理、处置专业委员会学术交流会论文集. 2011.

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