中国核废料处置库：百年工程，设计寿命万年

项目总投资：—

项目持续时间：2000-2140

核电站的冷却塔利用从河流中抽取的冷却水，对涡轮机排出的蒸汽进行冷却，以便循环利用。这种冷却塔最早在英国使用，自1930年代起在各国得到广泛应用。

自1991年我国第一座核电站——浙江海盐秦山核电站并网发电以来，我国核电事业在近十年内取得了快速发展。据核工业部门最新数据显示，我国目前在运核电站有四座，分别是浙江秦山、广东大亚湾、广东岭澳、江苏田湾。其中秦山核电站有5台机组，大亚湾、岭澳、田湾各有2台机组，共计11台机组。2008年，我国核电总装机容量约900万千瓦，预计到2020年，我国核电总装机容量将超过5000万千瓦。

随着我国核电站数量的增多，我国经济发达的东部地区能源短缺的巨大压力得到了有效的缓解。然而这些核电站在发电的同时，也产生了大量的核废料。目前，我国核电站每年产生150吨高放射性核废料，预计到2010年这些核废料的堆积量将达到1000吨。由于高放射性核废料对环境和人体危害极大，核废料处理问题日益凸显，这也是全世界都关注的问题。

广东大亚湾核电站

中国核废料清单详解

据清华大学核能研究设计院专家统计：目前，我国因核技术使用产生的废物近1万立方米，研发产生的废物约5000立方米，军工生产遗留下来的核废料数万立方米，核利用产生的放射源数万个，此外还有数千万吨含有放射性物质的废矿和数千万吨铀矿开采过程中产生的核渣。以上数据是对我国整个核废料存量的详细盘点。从中可以看出，我国目前核废料的主要来源不在核电站。核电站产生的核废料存量占比较低，主要是因为核电站在生产的同时，还要处理核废料。

一座100万千瓦的核电站，一年会产生几十吨的放射性废物，这些核废料经过处理后，会产生4立方米的高放射性核废料、20立方米的中放射性核废料、140立方米的低放射性核废料和200立方米的非放射性废物。这些核废料暂时存放在核电站修建的硼水池中，硼水可以吸收核废料产生的大部分能量，每个硼水池足够存放核电站运行10年产生的核废料（乏燃料，即核电站用于发电的核燃料）。最后这些核废料会被运往国家统一的放射性核废料处置库。

近30年来，美国运行的100多座核电站，绝大部分都是采用这种处理方式。目前，美国核电站产生的核废料为4.5万吨，并以每年2000吨的速度增加。德国核电站、实验室和医疗机构每年产生20万立方米放射性废物。与美、德等国相比，我国核废料处理还远​​未到“最危险的时候”。专家推测，我国核废料储存空间压力将在2030年左右显现，届时仅核电站产生的高放射性核废料（乏燃料）就将达到每年3200吨。

台湾兰屿核废料储存场用于储存低放射性核废料空桶，每个容量约200升。台湾目前有三座核电站，并计划建设永久性核废料处理场。

核废料处理

所谓核废料，是指核电站在运行过程中产生的放射性物质。从技术角度看，核废料主要分为高放射性、中放射性、低放射性三类。高放射性核废料主要包括核燃料发电后产生的乏燃料及其加工物。中、低放射性核废料一般包括核电站污染设备、检测设备、运行过程中的水化系统、交换树脂、废水废液以及手套等劳动保护用品。中、低放射性核废料危害较小；高放射性核废料中含有多种对人体极其有害的高放射性元素，如钚，仅10毫克便可致人死亡，因此各种核废料的处理方法也不同。

中国按照国家标准和国际原子能机构的要求处理低、中放射性核废料，固体和液体核废料均需固化处理，装入200升不锈钢桶内，置于浅层地下处置库内。

国际上处理高放废物的方法有两种，一种是将乏燃料当做核废料，加工后装入大罐子深埋地下，目前美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等国土辽阔的国家都是这么做的。另一种方法是将装有核废料的金属罐子投放到选定海域4000米以下的海底。中国对高放废物采取的是后处理方法，即先将乏燃料送往处置场进行玻璃固化，然后至少在500米深的地层中埋藏。

将核废料埋入永久性处置库，是目前国际上公认最安全的核废料处置方式。但在西方社会，由于环保人士的强烈反对，政府要找到一个不受反对的核废料永久性存放地点并不容易。因此，更倾向于将其暂时存放在中、低放射性核废料处置库中，同时期待在最终处理之前出现更安全、更可接受的处理技术和解决方案。迄今为止，芬兰是全球唯一确定高放射性核废料处置库建设地点的国家。为确保核废料得到安全处理，各国在释放时必须接受国际监督。

广东大亚湾核电站、岭澳核电站及北龙低中放射性核废料处置库地形图

中国核废料处置库现状

目前，我国已建成两座低、中放射性核废料处置场，并正在筹建两座，但还没有高放射性处置场。已建成两座低、中放射性核废料处置场，分别位于甘肃玉门和广东大亚湾附近的北龙。甘肃玉门西北处置场位于原核工业404厂，是我国最早的核工业基地之一。广东北龙处置场于1998年开工建设，2000年竣工，位于大鹏半岛排牙山东侧一处低缓山脊上，距大亚湾核电站5公里，距岭澳核电站4公里。占地面积近21公顷，总设计处置能力8万立方米，建设成本约8000万元。 主要接收和处置广东省核电站产生的低、中水平放射性固体废物。

两座中低放处置场占地面积20万至50万立方米，附近将设置数十平方公里的安全屏障。西北处置厂位于地表以下10至20米；北龙处置场建在地表以上，形成一个方箱状围护结构。这个围护结构将被掩埋形成小山，山上将种植植被进行绿化。中低放处置场一般需要与外界隔离300至500年。

相比于各地区竞相争建核电项目的迫切，地方政府对于在本地建设处置场的阻力很大。华东处置场的选址也因此迟迟未确定。相关人士认为，应该建在浙江。因为浙江核电站建设起步最早，建设数量也最多。预计建设一座中低放处置场需投资约2亿元。按照规划，除了已经建成的华南、西北两座场址外，还将在华东、西南建设两座区域性低放废物处置场。

目前中国核废料处置监管工作由国家环保总局核安全与辐射环境管理司负责。这个部门原是国家核安全局，后并入国家环保总局。2005年上半年，国防科工委召开高放射性物质处置研讨会，开始进行中长期核废料处置规划。研讨会编制了导则，成立了专家委员会，最终确定中国将建设一座设计使用年限为1万年的永久性高放射性物质处置库，其容量应能储存中国未来100至200年产生的核废料，堆满后将永久封存。也就是说，至少100年后，大陆将有第二座永久性高放射性物质处置库。

高放射性核废料处置库的选址

世界各国几十年来对高放射性核废料处置技术进行了广泛的研究。在评估和比较各种方法后，深地质处置成为最佳选择，即将高放射性核废料贮存于地下数百米的专用处置库中。由于核废料的危险性很高，如果处置库地址选择不当，将会造成难以弥补的损失。因此，核废料处置库的选址必须十分谨慎，需要综合考虑整个国家的经济发展布局、人口分布、交通设施以及候选库址的地质、水文和气候条件等因素。一般来说，世界各国的核废料处置库都建在经济落后、人口稀少的地区。

根据我国核电发展规划，我国将在2015年至2020年左右确定永久性高放射性核废料处置库场址。目前，我国有华东、华南、西南、内蒙古、新疆、甘肃六大场址勘察区域。华东地区此前曾考虑选择苏、浙、皖三省交界处，该处地质岩性相对较好，但考虑到未来经济发展，没有做进一步的勘察工作。

西北的甘肃敦煌北山条件十分优越，位于敦煌莫高窟东南约25公里处，是一片面积堪比海南省的戈壁沙漠，地广人稀，整个地区人口不足1.2万人，可以说除了碎石和枯萎的驼草，寂寞得没有回音。北山经济发展比较落后，周边没有矿产资源，建设核废料处置库对经济发展影响不大。这里的气候条件也比较理想，年降雨量只有70毫米，而蒸发量却有3000毫米，因此地下水位很低，减少了放射性元素随地下水扩散的危险。北山还具有便利的交通条件，处置库所在地距离铁路只有七八十公里。 此外，北山地质条件十分优越，地处稳定地壳运动带，处置库所在地花岗岩体完整，而花岗岩正是抵御辐射最好的“防护衣”。国际原子能机构专家在北山考察后表示，北山是世界上最理想的核废料处置库址之一。

核废料中放射性同位素较多，其放射性完全衰变往往需要几万年甚至更长时间。如钚-239的半衰期为24000年。因此，选择处置场首先要考虑的是地壳的稳定性，同时还要考虑地下水位，防止放射性同位素在多年后渗入地下水扩散。具体来说，场址选择分为两个方面，一是社会经济因素，二是自然条件。前者要考虑当地人口分布、经济发展、河流分布、地面植被状况等；后者则强调地壳的稳定性，要充分考虑火山、活动地壳层等因素。因此，将我国永久性高放射性核废料处置库设在西北地区具有科学合理性。

保证十万年安全

为了避免对当地环境造成不良影响，高放射性核废料必须经过严格的处理过程。这些核废料首先要制成玻璃化固体，然后装入屏蔽辐射的金属罐中，最后放入地下500-1000米的处置库。由于核废料的半衰期从几万年到十万年不等，因此在选择处置库时，需要确保其地质条件至少能保证处置库安全使用十万年。

为核电站提供核燃料的铀矿床一般位于断层多、地质条件不稳定的地区，但只要不开采，这些铀矿床不会对地表环境造成任何影响。核废料处置场建在没有地质断层、地壳运动稳定的地方，深度比铀矿床要深得多，周围还有辐射防护工程屏障，与外界环境隔离。由于与地表隔离不彻底的铀矿床不会对地表环境造成任何影响，因此专门建造的核废料处置场一定比天然铀矿床更安全。

法国核废料运往日本顺利

由于建在东南沿海的核电站与西北的核废料处理场相距数千公里，核废料的运输时间大约为一周，沿途经过多个人口密集地区，因此核废料的运输安全也十分重要。

目前，中国核废料运输主要通过陆路运输，长距离使用火车，短距离使用汽车。这也是世界各国核废料运输的主要方式。经过几十年的发展，这种运输方式在技术上已经成熟。从其他国家的经验来看，这种运输方式有着长期的安全记录。中国对核废料运输也有一套严格的运输程序和保障制度。

首先，核废料会被装入能有效屏蔽辐射的特制罐中，运输核废料的火车车厢、汽车也必须经过特殊改造。其次，在选择运输路线时，有关部门会对沿途的道路、桥梁、地形、环境等因素进行详细的分析比较，选择最安全的路线。在运输过程中，武警部队将全程护送运输核废料的车队，车队还​​配备了专门的引导车、警卫车等保障车辆，先进的设备可以保证前后方的通讯畅通。有关部门还会通过卫星全程监控运输车队，随时掌握车队的位置。车队出发前，还必须通知沿途的公安、交通部门，做好配合。所有这些措施，都将确保核废料的运输过程万无一失。 2003年底，大亚湾核电站第一批核废料通过公路运输至西北处置场，因广东北龙处置场未投入使用，四批核废料均未发生事故。

建设核废料处置库的必要性

在核废料处置库建成之前，所有高放射性核废料只能暂时存放在核电站的硼水池中。如果不能及时建成核废料处置库，中国核工业将面临无处存放核废料的境地。

美国在这方面有过惨痛教训。美国原计划在1998年建造高放射性核废料处置库，但由于技术难度大，尽管美国政府投入大量财力、人力进行研究，但最终还是被迫将建设时间延长至2010年。这一结果直接导致美国40多座核电站储存核废料的水池溢出，造成巨大经济损失，并导致核电站业主起诉美国能源部。

我国高放射性核废料处置库计划在2030年至2040年间建成，可以说相当紧迫。同时高放射性核废料处置库又是一项浩大的工程，以美国为例，尤卡山核废料处置库的预算就高达962亿美元。按照我国未来核电规模，我国高放射性核废料处置库将耗资数百亿人民币，容量足够未来容纳我国核工业产生的所有高放射性核废料。我们的处置库将把核废料永远囚​​禁在地下深处。

俄罗斯的核废料储存场。俄罗斯通过从欧洲国家进口核废料赚了很多钱。

世界各国核废料处理概况

美国是世界上最大的核废料生产国，数百座核电站每年产生约2000吨核废料，其中高放射性废燃料分布在39个州的131个临时贮存地点。内华达州拉斯维加斯西北150公里的尤卡山将成为美国首个核废料处置场。该项目于1983年启动，将于2133年关闭退役。预计耗资约962亿美元（规划设计135亿美元，基础设施、运行和退役548亿美元，燃料转运等195亿美元，其他费用84亿美元）。可贮存10.93万吨高放射性废料。

截至目前，美国能源部已投入约60亿美元开发尤卡山核废料处理场，包括修建一条贯穿整座山体（部分位于地下近300米）的8000米长U型隧道。美国能源部计划在尤卡山上再投入至少500亿美元。

袁志军负责修建数十条支隧道，将核废料装入油箱形状的钢制容器中，送入地下储存隧道。

该隧道运行100年后，将储存约10万吨核废料，然后永久关闭。

热量是核废料地下储存的一大问题。当核燃料组件从反应堆出来时，它所含的寿命较短的放射性同位素（主要是铯-137和锶-90）产生的热量相当于20个手持吹风机的热量。正因为如此，如果这样的核废料组件被埋在尤卡山地下，它产生的热量足以将地下水蒸发成蒸汽。蒸汽会腐蚀钢制核废料容器或分解周围的岩石，造成安全问题。一旦装有核废料的钢制容器被腐蚀，就意味着放射性物质可能会被渗入地下的雨水带走，并被送往附近的灌溉系统和饮用水井，让一代又一代的人在不知情的情况下暴露在大量辐射下。如果核废料以分散的方式储存，热量可以分散，但这样做会大大降低储存容量。还有放射性衰变的问题。高能粒子可以与周围的物质相互作用，导致它们分解或释放氢气，而氢气是一种容易爆炸或燃烧的气体。 因此核废料地下贮存是一个需要长期研究的课题。

俄罗斯是继美国之后全球第二大核废料生产国。1995年，俄罗斯总统启动了一项为期10年的计划，研究长期处置核废料的方法，俄罗斯目前正在研究两个替代埋葬地点。这两个地点都位于前核武器生产工厂附近：一个位于乌拉尔山脉南部的马亚克，另一个位于克拉斯诺亚尔斯克。政府还在调查另外两个地点（一个位于科拉半岛，另一个位于符拉迪沃斯托克地区）。因此，将有四个可用于核废料和高放射性废料的地质处置库。到目前为止，俄罗斯已经通过克拉斯诺亚尔斯克深井（красноярск）注入点将约500万立方米的低放射性和中放射性废料倾倒到深层地层中。

法国约75%的电力来自核能。1991年，法国政府开始研究固体核废料处理，并于2006年将研究结果提交给议会。法国政府目前正在考虑三个核废料处理场，其中一个位于莱茵河谷，但那里的酿酒师担心这会对他们的葡萄酒产生负面影响。

日本目前有53座核反应堆用于发电，供应日本三分之一的电力。核反应堆产生的乏燃料每年约有900吨。日本的低、中放射性核废料主要存放在茨城县东海村和福井县的设施中，几十年来，累计核废料储罐已超过30万个，每个容量约200升。而且每年还新增近1万个核废料储罐。为此，日本政府每年要投入约570亿日元（约6亿美元）。1993年开始建设的青森县六所村核废料再处理厂，是一座专门负责从日本各地核电站收集的钚、铀等乏燃料（核电站用于发电的核燃料）中提取，然后将剩余的高放射性废液进行玻璃固化的工厂。 该工厂原计划于2008年正式投入运营，但由于一系列技术故障，一直未能正常运营。

2000年12月，芬兰议会在对四个备选地点进行了15年的考察后，决定在芬兰西海岸的奥尔基洛托修建一座用于处置国家核废料的掩埋场。芬兰的四座核电站中有两座就位于这里。用于储存核废料的铜密封罐将埋入400-700米深的基岩中。岩体由片岩、片麻岩和花岗岩构成，可储存9000吨核废料，预计可使用40年。

世界各国高放射性废物处置库建设概况

美国从1983年开始选址，将在2020年后投入运营，从选址到投入运营需要37年的时间。

日本从1976年开始选址，到2040年后投入运营，从选址到投入运营需要64年的时间。

加拿大从1973年开始选址，预计2025年后投入运营，从选址到投入运营耗时52年。

德国从1965年开始选址，2008年后投入运营，从选址到投入运营共计43年。

瑞典从1976年开始选址，预计2020年后投入运营，从选址到投入运营共计44年。

芬兰从1987年开始选址，将在2020年后投入运营，从选址到投入运营共计33年。

比利时从1974年开始选址，计划2050年后投入运营，从选址到投入运营耗时76年。

英国从1976年开始选址，到2035年后投入运营，从选址到投入运营需要59年的时间。

瑞士从1980年开始选址，将在2020年后投入运营，从选址到投入运营需要40年的时间。

西班牙从1986年开始选址，2015年后投入运营，从选址到投入运营共计34年。

广东岭澳核电站与大亚湾核电站相邻，图片近处为办公大楼，远处为核电站大楼。

2003年11月10日，在法国东部的劳特堡，一列载有12个集装箱核废料的火车越过法德边境，前往德国北部，遭遇数千名德国民众的抗议。

尤卡山核废料处置库施工现场

尤卡山核废料储存库地下储存隧道的详细图表。

尤卡山核废料处理场示意图：1.放射性核废料通过铁路和公路运输到这里，2.核废料被包装在金属密封容器中，3.自动化运输系统将核废料金属罐送入地下，4.金属罐在隧道内的固定位置储存和密封。

尤卡山核废料处理场示意图：1.放射性核废料通过铁路和公路运输到这里，2.核废料被包装在金属密封容器中，3.自动化运输系统将核废料金属罐送入地下，4.金属罐在隧道内的固定位置储存和密封。