中國原子能科學院研究員羅上庚：處理好的核廢物 輻射小于X光

◎本刊記者 季天也

中國原子能科學院研究員羅上庚：處理好的核廢物 輻射小于X光

◎本刊記者 季天也

儲存在去離子水中以隔絕熱能和放射性的乏燃料

如同生物代謝一樣，任何工業生產都免不了產生“排泄物”，核電站也不例外。但相比之下更令人擔憂的是，核電站的“排泄物”——核廢物帶有放射性，對生物和環境的殺傷力和持續影響都非同小可。隨著核電站的運轉，這些不斷產生的核廢物怎樣處置才能確保安全？《環境與生活》就此采訪了中國原子能科學院研究員羅上庚。

存放固化的核廢物所用的黃色不銹鋼桶

核電站產生的廢物往往帶有放射性，那么，核廢物的產生量有多大？能否實現安全處置？核電站的流出物安全嗎？這是許多人關注的問題。5月23日，在公共外交文化交流中心舉辦的講座上，中國原子能科學院研究員羅上庚給聽眾進行了講解，并接受了《環境與生活》的采訪。

核電站產生的廢物比其他工業廢物少

羅上庚教授說，人類的生產和生活活動都免不了產生廢棄物，核電站也不例外。從鈾礦石開采、加工成核燃料元件，送到核反應堆發生核裂變反應，釋放出大量能量發電，再后處理用過的燃料元件（乏燃料），這個過程產生的核廢物，比起其他工業活動來說，人均廢物產生量要低得多。羅上庚教授以核電大國法國舉例，法國是世界上核電大國，近8成電力來自核能。法國工業廢物總量均攤到每個人是3000公斤/年，其中有毒廢物是100公斤/年，作為有毒廢物之一的放射性廢物，只占其中的1%，也就是1公斤/年，而高放射性廢物又只占放射性廢物的1%（10克/年）。由此可見，核廢物的產生率是相當低的，并且，各國還在貫徹“廢物最小化”原則，努力降低核廢物的產生量。

用“鐵籠”和“地牢”封存高放廢物

負責世界各國核技術合作和安全監管的國際原子能機構（IAEA），根據放射性強度和半衰期，將放射性廢物由低到高分成6個等級：免管廢物（EW）、極短壽命廢物（VSLW）、極低水平放射性廢物（VLLW）、低水平放射性廢物（LLW）、中等水平放射性廢物（ILW）和高水平放射性廢物（HLW）。

免管廢物的放射性微乎其微，是不需要按放射性廢物來管控的廢物。這類放射性廢物只需要按普通工業污染物標準進行常規處理后，便可以直接向外界排放。IAEA規定，免管廢物對個人的有效劑量不超過10微希/年。這個數值非常小，拍一張X光片的輻射劑量就能達到200～300微希。

極短壽命廢物的放射性水平高于免管廢物，不能直接當作普通工業廢物處理，但它的半衰期極短，衰變速度非常快，放射性在短時間內就能下降到解控水平。因此這類放射性廢物的處理措施是先封存一段時間，讓它自行衰變，等其放射性水平減弱到免管水平后，就可以按免管廢物的標準進行處理。這類廢物如核醫療中常用的碘-131、锝-99m等。

一個裝有高放廢物的儲存罐經水路送達日本青森縣六所村乏燃料處置場

極低放射性廢物的放射性水平很低，處置起來相對寬松，有些國家如美國、英國等國允許其在環保部門批準后，送到工業垃圾填埋場進行填埋。低放廢物和中放廢物需要保證安全隔離三五百年，多數國家采取近地表處置。處置庫選擇地質構造穩定、水文地質條件好的場址，經過安全論證和環境評價，獲得許可證后才能批準建設。處置庫需有厚達2～5米、由不同材料組成多層結構覆蓋層，防止風化、透水、植物扎根、動物打洞、打井、開礦等各種可引起處置庫破壞的活動。處置庫裝滿后，這個場所就要封閉，封閉并不等于萬事大吉，而是進入持續監控和定期維護階段。核電站運行只產生低、中水平放射性廢物，所含的主要核素為鈷-60（半衰期5.27年）和銫-137（半衰期30年），按半衰期來算，300年隔離之后，已經過了10～15個半衰期的衰變，放射性水平已經降到了原來的千分之一到十萬分之一。這時候，即使有放射性泄漏釋放到環境中去，影響也就微不足道了。

羅上庚教授介紹，高放廢物產生于乏燃料后處理，或者是要直接處置的乏燃料。別看高放廢物只占核廢物的1%，其放射性甚至比其余99%的核廢物還要高，同時它還不斷釋放大量的熱能，其所含的核素，有的半衰期很長（億年以上）、毒性很大。對于高放廢物，必須采取500～1000米的深地質處置， 用多重屏障實現安全隔離萬年以上。目前瑞典和芬蘭已找到了高放廢物處置場址，預期在近十年內可建成高放廢物處置庫。美國、法國和中國等許多國家都處在選址階段。羅上庚教授風趣地說，提起高放廢物，有的人“談虎色變”。人所共知，老虎會吃人，但把老虎關在“鐵籠”中是很安全的，家長們喜歡領著孩子去動物園看老虎，沒有誰擔心老虎吃人的問題。如果把高放廢物裝在“鐵籠”中，再把“鐵籠”禁固在“地牢”里，高放廢物不也就安全了嗎？

核廢物處理有多種可靠技術

美國華盛頓州漢福特核廢物處理場圍欄上掛著警告標志　

用來存放低放廢物的近地表處置場

美國加州中部海岸代阿布洛峽谷核電站的干式鋼桶，一般用來儲存在燃料池中冷卻了至少一年的高放廢物。

羅教授介紹，核廢物比較特殊，一般的物理、化學招數都不能改變它的放射性特性，只能靠核素自身的不斷衰變，來逐步降低其放射性。俗話說“魔高一尺，道高一丈，孫悟空逃不出如來佛的手掌心”，依靠現代技術，核廢物可以被人類管制得服服貼貼。我國對核廢物采取“減少產生、分類收集、凈化濃縮、減容固化、嚴格包裝、安全運輸、就地暫存、集中處置、控制排放、加強監測”的原則。具體到核電站的“三廢”（廢水、廢氣、固廢），已成功開發了許多處理措施。對于廢氣的處理，核電站設置有針對性的氣體過濾裝置，專門“抓捕”廢氣中的放射性核素、顆粒物和氣溶膠。比如有放射性碘廢氣的場所，配上碘過濾器；在放射性氣溶膠高的場所，用氣溶膠過濾器。高效微粒過濾器（HEPA）對空氣中0.3微米以上尺寸的顆粒物可達到99.97%的過濾效率。凈化過濾后的廢氣，經檢測才由高煙囪排放到大氣中。

廢液的處理方法和常規的水質凈化原理相似。首先根據放射性成分的不同，通過物理過濾、化學沉淀、蒸發、離子交換、反滲透、超濾等手段，對廢液作凈化處理，達標之后才允許排放到外界環境中去。濃縮物、殘渣、泥漿等聚集放射性物質的成分，則要摻入水泥、瀝青或塑料中去進行固化處理（目前普遍采用水泥固化）。高放廢液則要用玻璃固化處理。

低、中放固體廢物一般通過焚燒或壓縮等辦法作減容處理，封裝在容積200或400升的金屬桶中，最后按廢物等級分類處置。高放固體廢物則先要冷卻20～50年后才能送去處置。

全球核廢物處置庫有上百座

羅教授介紹，全球低、中放廢物的處置庫數量已有百多座，各國因地制宜，形式多種多樣，如法國芒什近地表處置場和奧布近地表處置場、德國莫斯萊本廢鹽礦處置庫、瑞典濱海處置庫、韓國月城處置庫、芬蘭洛維薩處置庫和奧基洛托處置庫、日本的六所村近地表處置庫和我國西北處置庫及廣東北龍處置庫等等。對于高放廢物的處置，由于要求極高，目前世界上僅美國建成了一個深地質處置庫用于處置超鈾廢物。

在鼻咽癌的治療中，調強放射治療是一種有效的治療方法。調強放射治療技術，早在上個世紀就已經產生，隨著人們認識的不斷提升，以及這項技術的日益發展進步，目前在很多腫瘤的放射治療中，都采用了調強放射治療的方法。該技術特點是，其從三維角度獲取靶區形狀，根據預先設定方式調整每個照射野的輸出劑量，進而得到和治療靶區適形的照射劑量三維分布，減少對正常組織的不良影響[9-10]。同時，靶區的治療劑量能夠得到提高，在減少并發癥的同時，也能夠使腫瘤治療效果得到改善，患者的生活質量也能夠得到提高。在他人研究中，采用這種方法治療鼻咽癌患者，總有效率為94.22%，副反應率為11.28%，證明了該方法的有效性和安全性。

一輛載有美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室超鈾廢物的卡車，開往位于新墨西哥州南部的核廢物隔離中間試驗工廠。洛斯阿拉莫斯國家實驗室以研制出世界第一顆原子彈而聞名于世。

2009年國際原子能機構廢物分類體系

對于核電站的乏燃料，少數國家確定了直接處置路線，而中國和英、法、俄、日及印度等國家對乏燃料采取的是后處理路線，還有不少國家抱以“等著瞧”的態度。

從核反應堆中卸下來乏燃料，不僅含有核反應產生的钚，還有一部分沒用完的易裂變核素鈾-235，還有許多可轉變為易裂變核素的鈾-238，這些都是寶貴的財富。經后處理方式，回收鈾、钚等高價值的核素，還能繼續用來發電。所以，為了充分利用鈾資源，減少對鈾礦的需求，后處理路線（也稱閉路循線）被作為上策選擇。

確保核電站流出物的安全

羅上庚強調，核電站向外排放廢氣和廢液，不是隨隨便便排出去的。廢氣和廢液的排放口都要經過嚴格選擇，不允許設在國標《地表水環境質量標準》中定義的Ⅰ類和Ⅱ類水源流域；向外排放的放射性核素要進行總量和濃度雙重控制；核電站在排放管道上裝有連續監測和取樣分析監測設備，發現超標會觸發報警和（或）自動阻斷排放；在核電站周邊環境中設置許多監測點；此外還有定期進行報告和評價等制度。我國《放射性污染防治法》和國務院《放射性廢物安全管理條例》，對核電站排放和放射性廢物管理都有明確規定。

羅上庚指出，我國核電站運行一二十年以來的實踐證明，廢氣和廢水的排放沒有給環境帶來可察覺的負面影響。秦山核電基地已有7臺機組在運行，最早建的一臺已運行20多年。給當地環境增加的輻射劑量不到10微希/年，而我國平均天然本底輻射為2.4毫希/年，核電站帶來的輻射劑量不到天然本底輻射的0.5%。

本欄目責編/季天也jtyair2013@vip.163.com

芬蘭正在修建的乏燃料處置庫，被命名為“Onkalo”，意思是掩藏之所。該處置庫竣工后將是全球第一個乏燃料最終處置庫，來自芬蘭各個核反應堆的乏燃料將被密封至少10萬年。

【環境百科】

放射性廢物管理等級

免管廢物（EW）：放射性微乎其微，不論是按常規方式處理還是循環利用，都不用按放射性標準來要求，也稱豁免廢物。如果一種放射性廢物在處理過程中給人造成的有效輻射劑量不超過10微希/年，就可以劃入這一類別。

極短壽命廢物（VSLW）：放射性高于免管水平、只含有半衰期較短（小于100天）核素的放射性廢物。這類廢物放射性稍高，但持續時間不長，因此排放之前先進行短期儲存，待放射性下降到免管水平，就可視為免管廢物進行處理。

極低放射性廢物（VLLW）：放射性水平很低但必須做隔離防護。這類廢物產量相對較多，需要用淺層陸地掩埋方式處理。

低放射性廢物（LLW）：放射性水平高于VLLW但常規操作和運輸時不需要屏蔽其輻射的放射性廢物，一般以接觸輻射劑量不超過2毫希/小時（1毫希=1000微希）為準，需要做深度30米左右近地表填埋處置。

中等放射性廢物（ILW）：含有大量長半衰期核素、必須與生物環境隔絕數百年的放射性廢物，需要封存在幾十米到幾百米的中等深度地質處置庫，對儲存設施的長期安全性要求較高。

高放射性廢物（HLW）：放射性強度極高、持續時間極長并持續釋放大量熱能的放射性廢物。主要來自用過的核燃料（乏燃料），需要500～1000米深的地下安全存放至少一萬年。

（田野/整理）