高放廢物深地質處置中溶質運移研究的緊迫性及必要性

2021-03-03 21:15:22 字數 1482 閱讀 8465

1樓:中地數媒

自2023年3月中國的第一座核電站——秦山核電站開工建設以來,到2023年全部建成為止,秦山核電站的**機容量達到了87×105kw,為滿足經濟發展對電力的需求,按照我國核電發展的規劃,到2023年核電**機容量可能達到(3.2~4)×107kw。按照核電發展規劃推算,在 2023年以後,每年都將卸下近千噸乏燃料(王駒,2004b),經後處理後**其中有用元素鈾和鈽,剩下的高放廢液通常暫存在不鏽鋼大罐中,然後經玻璃固化後將被最終處置(王駒,1998;王駒,2004b)。

高放廢物的安全處置是核能可持續發展的最關鍵問題,若不能很好地處理這個問題,就不可能有核電的可持續發展。

對於高放廢物這種具有高風險、長壽命特徵的放射性廢物的管理已引起世界範圍內的廣泛關注。經過近 50年來的研究,通過多種處置方案的分析和對比,目前世界公認的較安全處置方法是地質處置,即建造放射性廢物處置庫以期「永久」隔離高放廢物。並對此進行了多學科、長時間、強投資的研究。

然而,在處置庫關閉後的長時間尺度下,由於地下水作用使得放射性物質隨地下水在回填材料和地質屏障中遷移並進入生物圈、或者由於未來的人類活動、自然災害等使得處置庫直接暴露於地表,後一種情況一般可以通過選擇相對穩定的處置場址來解決(羅嗣海等,2005),因此研究這些放射性物質隨地下水流遷移的問題是高放廢物深地質處置安全的核心問題,也是當今高放廢物處置中極為關注的問題。

另外,由於放射性廢物具有隱蔽性強、滯留時間長、遷移途徑和遷移規律複雜、高風險、長壽命等特徵,從而對生物圈造成嚴重的潛在危害,也決定了它們在地質處置系統中的遷移是長時間過程(通常可達數萬年至數百萬年)。在如此長時間尺度下,地下水與溶質遷移的模擬研究就成為評價放射性廢物處置系統安全效能的必然選擇(李金軒等,2004)。而安全效能評價的許多問題都是圍繞放射性物質遷移的(p.

a.威瑟斯龐著,王駒等譯,1999):

1)安全評價的主要目標就是評價在處置庫關閉後數千年至數萬年,深埋的高放廢物是否會對人類以及其它各種生物體產生危害。而這種危害主要是由於處置庫釋放的放射性物質隨地下水遷移進入生物圈,對生物體產生輻射危害所造成的。目前國際上普遍採用的方法是首先對處置系統進**景分析,然後建立起相應的模型,通過計算、分析等手段對未來進行**,最後將結果與安全標準比較。

該過程主要是圍繞放射性物質遷移來的。

2)安全評價的內容主要由三部分組成:確定哪些現象能夠導致放射性物質的釋放與遷移;估算這些現象發生的概率;計算放射性物質釋放的輻射後果。它們都與放射性物質遷移有關。

3)安全評價模式的要素包括:核素的盤存量、放射性物質的釋放率、遷移速率、核素攝入後對人體造成的輻射劑量等。這些要素都與放射性物質的量和遷移有關。

4)安全評價的指標主要有:風險因子、輻射劑量、環境中放射性物質的濃度、生物圈中放射性物質的通量等,它們也都與放射性物質的遷移有密切關係。

因此,要利用地質處置實現放射性廢物的永久隔離,就必須研究地下水與各種溶質在其中的運移,它不僅可以為處置庫的選址提供各種回填材料、地質岩層對放射性物質的吸附、滯留效能引數,並可以通過各種溶質運移試驗進一步證明地質處置方法的有效性和可靠性,為處置庫的建造和執行、安全評價提供依據。