把高放廢物深埋地下 科學“挖坑”有講究

高放廢物的全稱是“高水平放射性廢物”，它是一種對環境具有較大潛在危害的放射性廢物。其中，“高水平”是相較於“中、低水平”而言，核工業產生的放射性廢物中99%屬於中、低放廢物，經過一段時間後，其放射性就會衰變至無害水平，只有剩下的1%屬於高放廢物。

近日，中國國家原子能機構主任張克儉和國際原子能機構總幹事格羅西以視頻會議形式，共同見證國際原子能機構與中核集團核工業北京地質研究院（以下簡稱核地研院）簽署協議，在核地研院設立“國際原子能機構高放廢物地質處置協作中心”。

這是國際原子能機構在全球設立的首個高放廢物地質處置協作中心。中心正式成立後，雙方將以中國北山高放廢物地質處置地下實驗室（以下簡稱北山地下實驗室）為重要平台，共同開展高放廢物地質處置相關技術研究。

高放廢物的“前世今生”

需要如此大費周章處置的高放廢物究竟是什麼？

核地研院副院長、北山地下實驗室總設計師王駒介紹，高放廢物的全稱是“高水平放射性廢物”，它是一種對環境具有較大潛在危害的放射性廢物。其中，“高水平”是相較於“中、低水平”而言，核工業產生的放射性廢物中99%屬於中、低放廢物，經過一段時間後，其放射性就會衰變至無害水平，只有剩下的1%屬於高放廢物。如果高放廢物不能得到合理且安全的處置，將對人類生存環境產生巨大影響。

高放廢物大多產生於核電站乏燃料，即經達到設計燃耗、使用過的核燃料的後處理或直接處置，以及其他國防軍事設施。它的特點在於放射性核素含量或濃度高、毒性大、會發熱並含有半衰期長的長壽命核素。“半衰期長”意味着高放廢物的放射性需要相當長的時間才能消除。

“高放廢物地質處置是核工業產業鏈最後一環，也是國際社會共同關注的重要一環。”王駒強調。

關於安全處置高放廢物這一世界性難題，科學家們曾提出“太空處置”“岩石熔融處置”“深海處置”等多種方案。但出於安全、環保、可行性、成本等考慮，這些方案或停留在研究階段，或被擱淺甚至禁止。比如，深海處置是將高放廢物傾倒入固定海域，利用海洋的稀釋、自我修復和調節能力來隔離核廢料的放射性，但由於無法全面評估其對海洋環境的影響，這種方法在國際社會中存在較大爭議，按照《倫敦傾廢公約》《巴塞爾公約》等國際公約，1993年後其已被世界各國全面禁止。

核地研院劉旭東博士告訴記者，經過全球科學家幾十年的研究與探索，目前國際公認的高放廢物處置方案是在地下數百米的穩定地質體中對高放廢物進行地質處置。

“現在提到高放廢物處置，大部分是在討論高放廢物地質處置。”劉旭東進一步解釋，“地質處置即把高放廢物深埋於距離地表深度約500至1000米的處置庫中，通過多重屏障系統消除有害核素對生物圈的不利影響。處置庫須在各種未來演化情景及不確定因素的影響下，實現對有害核素萬年以上的包容、隔離，以確保長期安全，滿足監管要求。”

經過幾十年的發展完善，世界各國在高放廢物地質處置方面已積累了豐富的經驗。在適宜場址的基礎上，結合地下實驗室開展深入研究，完善多重屏障系統，即可實現處置庫對放射性核素的包容、隔離，進而確保人與環境的長期安全。

為高放廢物找到“安身之所”

通俗地説，高放廢物地質處置就是挖一個深“坑”把高放廢物埋起來。但在哪兒挖坑，挖什麼樣的坑，怎麼挖，怎麼埋，埋了以後如何保證其長久的安全性？這其中大有學問。

為找到北山這個理想的場址，核地研院高放廢物地質處置研究團隊已整整奮鬥了35年。

1985年，我國高放廢物地質處置研究開發的起點。2011年，國家國防科工局和國家環保部聯合召開專家評審會，確定甘肅北山可作為我國高放廢物處置庫首選預選區。

甘肅北山何以成首選預選區？

王駒告訴記者，一個合適的“坑”要考慮多種因素。單從地質角度來講，區域應地形平緩，地殼穩定，還需具備地表水系不發育、地下水貧乏、巖體完整、巖體工程質量優良和工程地質條件適宜等有利條件。“這一切都是為了更好地‘關’住高放廢物。比如，地殼穩定才不會有大動靜，損壞地下處置庫。同時，地表水和地下水容易滲透侵蝕地下處置庫，所以乾燥缺水的自然環境很重要。”王駒説。

同時，高放廢物的“安身之所”還需綜合考慮經濟條件和社會效應。地區應儘量人口稀少、交通便利，土地無耕種價值，動植物資源和礦產資源貧乏，這樣才能避免影響未來區域經濟社會發展。

而甘肅北山，正是滿足這些條件的“理想”區域。在北山，團隊通過鑽孔獲得大量極完整岩心。國內外同行一致認為，北山新場場址為當前世界上高放廢物處置選址中圍巖最為完整的花崗岩場址。