飛鳳山低中放固體廢物處置場FEPs清單建立

陳運(yùn)利　周兆宇　李洋　趙楊軍　李星宇　劉翔宇　范澤

【摘 要】特征Features、事件Events和過程Processes（FEPs）的識別是放射性廢物處置場安全全過程系統(tǒng)分析的第一步，是處置場景象開發(fā)和處置場安全評價的基礎(chǔ)。基于國外放射性廢物處置庫FEPs清單調(diào)研，本文結(jié)合飛鳳山低中放固體廢物處置場實(shí)際工程情況，構(gòu)建了飛鳳山處置場FEPs清單，可為我國其他近地表處置場開展安全全過程系統(tǒng)分析提供參考。

【關(guān)鍵詞】處置場;安全全過程系統(tǒng)分析;FEPs清單

中圖分類號： TL942文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）36-0276-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.130

Establishment of the FEPs list for the Southwest Low and Intermediate Level Radioactive Waste Disposal Repository

CHEN Yun-li1 ZHOU Zhao-yu1 LI Yang2 ZHAO Yang-jun2 LI Xing-yu3 LIU Xiang-yu3 FAN Ze1

（1.CNNC Everclean Environmental Engineering Co.， Ltd， Beijing 100037， China;

2.China Institute for Radiation Protection， Taiyuan Shanxi 030006， China;

3.China Nuclear Power Engineering Co.， LTD， Beijing 100840， China）

【Abstract】The identification of Features， Events， and Processes （FEPs） is the first step of safety case， and is also the basis for the development of scene and the safety evaluation of the disposal repository. Based on the investigation of foreign radioactive waste disposal repository FEPs list， this paper constructed the FEPs list of Southwest L&ILW Disposal Repository（SDR）， according to actual engineering situation of the SDR， which can provide reference for the systematic analysis of the whole process of safety in other near-surface disposal repositories in China.

【Key words】Disposal repository; Safety case; FEPs detailed list

特征Features、事件Events和過程Processes（FEPs）的識別是放射性廢物處置場安全全過程系統(tǒng)分析的第一步，是處置場景象開發(fā)和處置場安全評價的基礎(chǔ)。2012年IAEA發(fā)布的安全導(dǎo)則第SSG-23號《放射性廢物處置安全全過程系統(tǒng)分析和安全評價》對安全全過程系統(tǒng)分析中的景象開發(fā)進(jìn)行了論述，“在評價廢物處置設(shè)施安全時，考慮在現(xiàn)在和未來的條件下該處置系統(tǒng)的性能是重要的，包括許多不同的因素（例如，未來的人類行為、氣候和環(huán)境變化及可能影響處置設(shè)施性能的事件或過程），可以通過對一組景象的構(gòu)建和分析來實(shí)現(xiàn)，景象的設(shè)計(jì)將構(gòu)成定量評價的基本依據(jù)”[1]。針對放射性廢物處置場開展的安全全過程系統(tǒng)分析，應(yīng)當(dāng)著重考慮所有可能直接或間接影響處置系統(tǒng)相關(guān)的FEPs清單。本文將基于國外放射性廢物處置庫FEPs清單調(diào)研，結(jié)合飛鳳山低中放固體廢物處置場（簡稱飛鳳山處置場）實(shí)際工程情況，建立飛鳳山處置場的FEPs清單。

1 FEPs清單概述

1.1 FEPs的定義

特征：指會影響處理系統(tǒng)性能的對象、結(jié)構(gòu)或特征。例如覆蓋層中的防侵蝕層內(nèi)的巖石或?qū)畬觾?nèi)的巖石。

事件：可能影響處置系統(tǒng)的定性或定量的現(xiàn)象或變化，發(fā)生在與分析時間段相比較短的時間間隔內(nèi)。引起相對快速變化的事件有地震、洪水、風(fēng)暴、鉆井和挖掘。

過程：可能影響處置系統(tǒng)的定性或定量現(xiàn)象或變化，并發(fā)生在全部或重要部分的分析時間框架。引起相對漸進(jìn)變化的過程的例子有放射性核素遷移、差異沉降、浸出和侵蝕。

1.2 FEPs清單建立的必要性

FEPs清單的識別是安全全過程分析的第一步，是處置系統(tǒng)景象開發(fā)和處置場安全評價的基礎(chǔ)。FEPs清單的建立，主要是為了篩選出安全評價所需的景象，同時又能保證這些景象的全面性、代表性和綜合性。

對于監(jiān)管機(jī)構(gòu)，景象開發(fā)可為監(jiān)管者提供可溯源的文件資料，展示評價的全面性。對于決策者和非專家人員等其他相關(guān)者，F(xiàn)EPs清單的篩選、識別和對景象的描述，可為其提供了解各種FEPs清單的基礎(chǔ)。

2 國際FEPs研究現(xiàn)狀

2.1 NEA的FEPs清單分類

NEA在總結(jié)了其他國家所構(gòu)建FEPs清單的基礎(chǔ)上，對FEPs清單進(jìn)行了系統(tǒng)性分類[2]，如圖1所示。

圖1? NEA的FEPs清單分類

2.2 英國近地表處置場FEPs清單構(gòu)建

英國近地表處置場的FEPs清單根據(jù)暴露途徑分為地下水途徑、氣體途徑、海岸侵蝕途徑和人類闖入途徑。根據(jù)安全評價所考慮的模型/安全全過程系統(tǒng)分析的主要組成部分，F(xiàn)EPs進(jìn)一步細(xì)分為地下水途徑、近場、地質(zhì)圈和生物圈。

2.3 瑞典SKB處置庫的FEPs清單構(gòu)建

瑞典SKB處置庫在SR-Can階段的FEPs清單構(gòu)建主要包括：FEPs初始狀態(tài);包括燃料、筒體、緩沖材料、沉積隧道回填和巖石回填的工藝過程;包括燃料、筒、緩沖器、沉積隧道回填和巖石的系統(tǒng)變量;生物圈FEPs;外部FEPs[3]。

3 飛鳳山處置場實(shí)際工程情況

飛鳳山處置場屬近地表處置場，位于四川省境內(nèi)，建設(shè)在海拔高度606m的半山腰處，形成了120m高邊坡。場址區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均降雨量為1024.1mm，地表水系較發(fā)達(dá)，附近范圍無能動斷層，不存在地基滑動和傾覆問題，邊坡總體穩(wěn)定，地下水富集。

飛鳳山處置場于2016年開始運(yùn)行，主要接收處置四川省內(nèi)低放固體廢物。飛鳳山處置場處置系統(tǒng)的主要組成部件有：水泥固化體或固定體、包裝容器、充填水泥砂漿、處置單元、覆蓋層、圍巖、邊坡、處置場外系統(tǒng)等。其中處置單元為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單元內(nèi)尺寸為25m×25m×8m，單元四周墻體厚度為0.5m，底板厚度為1m/1.2m，頂板厚度0.5m/0.76m。根據(jù)處置場關(guān)閉后的處置系統(tǒng)長期演化分析，隨著工程屏障的逐漸劣化，放射性核素將隨著雨水的滲入進(jìn)入圍巖地下水，最后遷移到平溪河。

4 飛鳳山處置場FEPs清單建立

目前，國際上最全面的FEPs清單由OECD/NEA（經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織核能機(jī)構(gòu)）開發(fā)構(gòu)建，該清單總結(jié)了加拿大ALCE、瑞士放射性廢物管理公司、瑞典SKB項(xiàng)目、英國Nirex低中放射性廢物和美國能源部的WIPP項(xiàng)目所考慮的FEPs。NEA建立的FEPs清單主要根據(jù)外部因素和內(nèi)部因素，從場址特征、處置庫設(shè)計(jì)、事件發(fā)生概率等篩選標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則進(jìn)行FEPs篩選，可作為各國開發(fā)近地表處置場或地質(zhì)處置庫FEPs清單的借鑒和參考。目前，后續(xù)開展FEPs清單構(gòu)建的大多數(shù)國家在NEA的FEPs清單數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，結(jié)合各自國家處置庫的特征建立符合自身的FEPs清單。因此，我國也可以借鑒NEA開發(fā)的FEPs數(shù)據(jù)庫，結(jié)合飛鳳山處置場的特定場址條件，建立飛鳳山處置場的FEPs清單。

4.1 評價原則的FEPs清單

根據(jù)飛鳳山處置場已開展的安全分析和環(huán)境影響評價，處置場的評價原則主要考慮了評價的時間尺度、空間范圍和目的，以及考慮了處置場、未來人類活動和劑量影響等方面的假設(shè)，同時考慮了我國法律法規(guī)的要求。表1列舉了適用于飛鳳山處置場的評價原則FEPs清單。

表1 評價原則FEPs清單

4.2 外部因素的FEPs清單

4.2.1 處置場因素FEPs清單

飛鳳山處置場從場址選擇階段到關(guān)閉階段主要的活動有：場址調(diào)查、處置場及邊坡設(shè)計(jì)、處置場及邊坡建造、廢物碼放與砂漿充填、處置場覆蓋與關(guān)閉。在開展這些活動的同時，要對活動的日程與計(jì)劃、質(zhì)量控制、管理控制、監(jiān)測、事故與計(jì)劃外事故、處置場記錄和標(biāo)識等方面進(jìn)行管理。同時，為開展處置場安全評價，需要對未來廢物碼放位置和盤存量進(jìn)行假設(shè)。表2列舉了適用于飛鳳山處置場的處置場因素FEPs清單。

表2 處置場因素FEPs清單

4.2.2 地質(zhì)變化過程及事件FEPs清單

飛鳳山處置場處于龍門山斷裂帶北端附近，需考慮地震活動對處置場的影響。飛鳳山處置場的巖層主要以泥質(zhì)頁巖為主，在近地表處置場千年時間尺度上，可能會發(fā)生泥質(zhì)頁巖的風(fēng)化、溶解、腐蝕、輸運(yùn)和沉積等作用。表3中列舉了適用于飛鳳山處置場的地質(zhì)變化過程及事件FEPs清單。

表3 地質(zhì)變化過程及事件FEPs清單

4.2.3 氣候變化過程及事件FEPs清單

對于近地表處置場在千年的評價時間尺度上，需要考慮氣候變化和溫室效應(yīng)因素，以及水文、生物圈和人類對氣候的影響因素。表4中列舉了適用于飛鳳山處置場的氣候變化過程及事件FEPs清單。

表4 氣候變化過程及事件FEPs清單

4.2.4 未來人類活動及行為FEPs清單

在處置場關(guān)閉后，未來人類可能失去了關(guān)于處置場的信息，而發(fā)生可能的非侵入型和侵入型活動，或者非蓄意破壞;另一種可能是未來人類在知曉處置場信息的情況下，或者發(fā)生蓄意破壞，或者發(fā)生處置場補(bǔ)救措施。未來人類的活動及行為還可能有：對氣候的影響、對水資源的管理、社會和科技的發(fā)展等。表5中列舉了適用于飛鳳山處置場的未來人類活動及行為FEPs清單。

表5 未來人類活動及行為FEPs清單

4.2.5 其他FEPs清單

近地表處置場在千年時間尺度下物種的進(jìn)化概率幾乎為零，另外隕石對處置場的影響概率也是極低的，因此飛鳳山處置場不考慮這部分清單。表6中列舉了適用于飛鳳山處置場的其他FEPs清單。

表6 其他FEPs清單

4.3 處置系統(tǒng)范圍的環(huán)境因素的FEPs清單

4.3.1 廢物與工程特征FEPs清單

飛鳳山處置場有關(guān)廢物特征的因素包括：廢物源項(xiàng)、廢物體和廢物包裝容器的材料與特征，并產(chǎn)生輻射效應(yīng)。有關(guān)工程屏障特征的因素包括：充填材料、處置單元、覆蓋層和邊坡支護(hù)的材料與特征。在近場范圍內(nèi)廢物和工程屏障的作用有：力學(xué)作用、水力/水文地質(zhì)作用、化學(xué)/地球化學(xué)作用、生物/生物化學(xué)作用;同時，可能由于各種廢物和工程屏障材料的降解和腐蝕而產(chǎn)生氣體。表7中列舉了適用于飛鳳山處置場的廢物與工程特征FEPs清單。

表7 廢物與工程特征FEPs清單

4.3.2 地質(zhì)環(huán)境FEPs清單

飛鳳山處置場建造在山腰處，圍巖開挖量約為2E+6m3，形成高120m邊坡，將地質(zhì)單元區(qū)分隔成處置場圍巖區(qū)和邊坡地質(zhì)單元區(qū)。飛鳳山處置場進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，處置場圍巖存在大規(guī)模不連續(xù)結(jié)構(gòu);并進(jìn)行了圍巖核素遷移試驗(yàn)，獲取了核素遷移相關(guān)參數(shù)。在地質(zhì)圈內(nèi)的作用有：力學(xué)作用、水力/水文地質(zhì)作用、化學(xué)/地球化學(xué)作用、生物/生物化學(xué)作用。表8中列舉了適用于飛鳳山處置場的地質(zhì)環(huán)境FEPs清單。

表8 地質(zhì)環(huán)境FEPs清單

4.3.3 地表環(huán)境FEPs清單

對于飛鳳山處置場的地表環(huán)境需要考慮的因素有：山體、邊坡和覆蓋層的地形地貌特征，周圍土壤和沉積物特征，處置場含水層水位演化，白龍湖、白龍江和平溪河的水文狀況，大氣氣溶膠濃度特征，區(qū)域植被和動物種群狀況，氣象環(huán)境演化，近場水文狀況和水-土平衡特征，地表環(huán)境的侵蝕與沉積特征，生態(tài)與生物系統(tǒng)特征。表9中列舉了適用于飛鳳山處置場的地表環(huán)境FEPs清單。

4.3.4 人類行為FEPs清單

對于飛鳳山處置場的人類行為需要考慮的因素有：區(qū)域人群的生理和代謝特征，成人、兒童和嬰兒的不同生理特征，區(qū)域人群的食物和飲用水?dāng)z入的組成和來源，與飲食無關(guān)的生活習(xí)性，區(qū)域人群的規(guī)模、食物的自給自足程度，食品和飲用水的加工過程，區(qū)域人群住宅通風(fēng)、位置和屏蔽情況，區(qū)域森林、灌木和水資源利用因素，農(nóng)業(yè)用地和用水因素，城鎮(zhèn)與工業(yè)用地和用水因素，區(qū)域發(fā)展成休閑活動用途因素。表10列舉了適用于飛鳳山處置場的人類行為FEPs清單。

表9 地表環(huán)境FEPs清單

表10 人類行為FEPs清單

4.4 放射性核素和污染因素的FEPs清單

4.4.1 污染物特征FEPs清單

飛鳳山處置場接收處置的廢物主要是無機(jī)的固體廢物，也有少量的有機(jī)廢樹脂固化廢物;接收的放射性核素中有相當(dāng)量的U-238，其衰變產(chǎn)生的子體中有氡氣溢出。表11中列舉了適用于飛鳳山處置場的污染物特征FEPs清單。

表11 污染物特征FEPs清單

4.4.2 污染物釋放和遷移FEPs清單

放射性核素的化學(xué)組成和形態(tài)，以及不同核素的溶解度是影響放射性核素遷移的重要因素;放射性核素通過化學(xué)反應(yīng)引起溶解、沉淀和結(jié)晶，以及與充填砂漿、處置單元混凝土和圍巖的吸附和解吸進(jìn)行核素釋放。放射性核素遷移的方式主要是通過雨水入滲遷移，也可能在邊坡滑塌事故情況下隨固體遷移，或者從廢物體產(chǎn)生的放射性氣體遷移，或者隨大氣中氣溶膠遷移，或者掘穴動物、根系較深植物遷移，或者隨人類鉆孔和開挖等行為遷移，或者通過食物鏈攝入進(jìn)人體等。表12中列舉了適用于飛鳳山處置場的污染物釋放和遷移FEPs清單。

表12 污染物釋放和遷移FEPs清單

4.4.3 照射因素FEPs清單

處置場關(guān)閉后，未來公眾受照射的因素取決于遷移到飲用水、食物和環(huán)境中的放射性核素濃度，以及照射模式、氡及其子體照射。關(guān)閉后環(huán)境影響評價主要針對未來公眾受照的劑量水平，以及放射性效應(yīng)。表13中列舉了適用于飛鳳山處置場的照射因素FEPs清單。

表13 照射因素FEPs清單

5 結(jié)論

目前，國際上NEA、瑞典、芬蘭、美國等國家和機(jī)構(gòu)均已構(gòu)建較為全面的FEPs清單。而我國在這方面工作起步較晚，在現(xiàn)有的放射性廢物處置場安全評價中也尚未建立FEPs清單。本文基于國外放射性廢物處置庫FEPs清單調(diào)研，結(jié)合飛鳳山處置場實(shí)際工程情況，構(gòu)建了飛鳳山處置場FEPs清單，可為我國其他近地表處置場開展安全全過程系統(tǒng)分析提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]The Safety Case and Safety Assessment for the Disposal of Radioactive Waste[R]. No.SSG-23， IAEA， Vienna， 2012.

[2]OECD/NEA. Features， Events and Processes （FEPs） for Geologic Disposal of Radioactive Waste： An International Database. 24 Aug 2000.

[3]SKB. FEP report for the safety assessment SR-Can.TR-06-20，2006 11.