核废料的处理

核废料的处理核电大建设席卷中国沿海和内陆，涉及重大安全的核废物处置环节却在核电产业链上留下空白。中国对于核电的规划正在不断刷新数字。在2007年的《核电中长期发展规划(2005-2020年)》中，2020年核电装机容量为4000万千瓦，根据正等待国务院批准的《新兴能源产业发展规划》，这一数字将被改写为8600万千瓦。截至9月底，国务院已核准34台核电机组，装机容量3692万千瓦，其中已开工在建机组达25台、2773万千瓦，是全球核电在建规模最大的国家。作为中国核工业北京地质研究院副院长，王驹有一个特殊的使命——研究高放射性核废物地质处置。核能虽是清洁能源，但其产生的废物不仅不清洁，甚至非常危险。根据放射性的不同，核废物分为高放废物和中低放废物。其中，反应堆用过的核燃料称为乏燃料，具有极高放射性，核电站使用过的工作服、手套、废弃退役的仪器设备等则属于中低放废物。尽管乏燃料只占废物的1%，但却对人体危害极大。其中一种被称为钚的核素，只需摄入10毫克就能致人死亡。王驹告诉《瞭望东方周刊》，根据规划，我国2020年建成的70个反应堆，加上当时在建的30个反应堆，全寿期(60年)产生的乏燃料将为14万吨。而目前，由于中国的高放射性核废物的处置研究还属于初级阶段，所有的乏燃料都暂存在核电站自建的硼水池中，急切等待一个永久性的处置库安身。处置核废物最好的办法便是让它们“入土为安”。“简单说就是：挖个坑，把废物埋进去，然后封起来。”王驹说。中国对中低放废物已经有了较为成熟的处置技术，不论是固体核废料还是液体核废料，都先进行固化处理，然后装进200升的不锈钢桶，放在近地表的处置库。目前，中国已建成了两个中低放废物处置场：位于甘肃玉门隶属于中国核工业集团的西北处置场、位于广东北龙由中国广东核电集团建造的华南处置场。高放废物的处置则是一个世界性难题。乏燃料中的众多放射性元素都拥有数以万年计的半衰期，长的约为210万年，短的也有近500年。对于高放废物的处置，科学家曾提出“太空处置”、“深海沟处置”、“岩石熔融处置”等方案，但从工程技术的角度来说，唯一可行的是深部地质处置，也就是“挖坑埋”：将乏燃料废液制成玻璃化的固体，装入可屏蔽辐射的金属罐中，放进位于地下500～1000米的处置库内。“考虑到处置库中的废物毒性大，半衰期长，要求处置库的安全评价期限至少要达到1万年。这是目前任何工程所没有的要求。”王驹说，“从工程技术的角度来说没有本质的难题，关键问题在选址，也就是如何向监管部门和社会公众证明埋在这里是绝对安全的。”美国已明确将于2017年建成尤卡山高放废物处置库，芬兰也将于2020年建成乏燃料处置库。但中国的高放废物处置库仍没落定。早在十几年前，负责为高放废物处置库选址的核工业北京地质研究院已经圈定了华东、华南、西南、内蒙古、西北和新疆这6个预选区。在进行初步比较后，焦点聚集在了甘肃北山地区。1989年，北京地质研究院的选址队开始踏入北山。在王驹的办公室里，没有中国地图和世界地图，只有一幅硕大的北山地图挂在墙上。“谈起北山，我一天一夜也说不完。”王驹感慨道。第一次探访北山是在1993年。站在这块10万平方公里的戈壁滩上，王驹只看到飞机从远远的地平线升起，经过头顶，又消失在远处的地平线上。“那时我亲眼见证了地球是圆的。”坐落在海边的大亚湾核电站如今已经成为一个旅游景点，而北山却荒凉得让人感到心酸。20年来，王驹和他的团队守着北山不放。他们坚信北山是中国最适合建造高放废物处置库的地方：这里人少、经济极不发达、地壳稳定、花岗岩体规模巨大完整、干旱、地下水流速缓慢，一切都切合选址标准。“北山地区10万平方公里只有6000户居民，基本没有工商业。选在这样一个接近于无人区的地方，未来变数会小得多。”王驹说。到2009年，共打了6个深钻孔和8个浅钻孔，获得了大量深部岩样、水样和相关数据。“北山是国内目前工作程度最深的场址。1989年以来的研究成果表明，该区目前没有颠覆性问题，是一个有远景的预选区。”王驹说。但是，北山并非板上钉钉。除了北山外，其他5个区域的钻孔调查也即将开始，然后在几个点中平行比选，挑出三个最好的，再从中选一。备选区域可能在内蒙古和新疆。“北山之所以没有最后确定下来，也是因为各方对它的看法还没有完全统一，有人持不同意见，因为涉及地质、水文、气象、生态等各个方面，太复杂了。”清华大学核能与新能源技术研究院研究员梁俊福说。《高放废物地质处置中长期研发规划指南(讨论稿)》给这个项目制定了一张时间表：2020年前初步完成处置库选址，完成地下实验室的可行性研究，并建成地下实验室；从2020年到2040年的第二阶段，着力进行地下实验室的现场试验，掌握处置库建造技术；2050年建成高放废料处置场并投入运营。“我们对前端的燃料开发、核电站建设等很重视，但对后端重视不够。核电要顺利发展必须解决两个问题：核安全及废物的妥善处置。对第一点大家都有共识，对第二点却没有。随着核电发展规模猛增，核废物处理问题会越来越突出，现在到了重视和大力推动这个环节的时候了，不能等到造成了不好的社会反响的时候才去做。”环保部副部长兼国家核***局长李干杰在2009年底的全国核电运行和建设管理经验交流大会上说。在核燃料的整个循环过程中，从反应堆中取出乏燃料一直到永久性地质深埋中间，还有若干道工序。简单来说，乏燃料由核电站业主单位取出后要交给后处理厂，切成小块，扔进酸里溶解，提取出有用的铀和钚重新作为燃料循环使用，剩下的废液交由玻璃固化厂进行固化，再装进特制的废物罐中，运送到永久性处置场封存。在这个位于整个核电产业链末端的一截上，中国留下了许多空白。由于没有建成永久性的处置库，乏燃料暂存在秦山核电站与大亚湾核电站的硼水池中以阻挡辐射。中国工程院咨询项目“高放废物地质处置战略研究”的总报告显示，秦山核电站每年产生10吨左右乏燃料，大亚湾核电站每年则有40吨左右。一台百万千瓦的反应堆每年产生的乏燃料约为22吨。而这些乏燃料一般只能暂存10年。时间有限，空间也有限。到了2003年，1994年投入商业运行的大亚湾核电站的硼水池已经积满了乏燃料。多余的乏燃料只能通过4000公里的长途跋涉运往甘肃的中核集团404厂暂存。名义上，404厂具有后处理资质，应承担从乏燃料中提取铀和钚的工作。但事实上核电站产生的民用乏燃料并未在那里得到任何后处理。“404厂进行后处理的军工类废物比较多，民用的都没有处理。”梁俊福告诉记者，目前在后处理方面中国正在与法国谈技术合作，但是法方报价太高，谈判仍没最终定下来。在永久处置库的建设方面，体制等各方原因也在阻碍着项目进展。世界上各有核国家都将高放废物处置工作放在了国家层面上，通过制定国家政策、颁布法律法规、成立专门机构、筹措专门经费、建立专门的地下研究设施(地下实验室)和开展长期研究开发等方式，确保高放废物的安全处置。而在中国到目前为止还没有国家级高放射性核废物地质处置专项规划。“有关高放废物地质处置的政府行为只停留在部委一级层面上，一些必须在国家级层面决策的事项难以进行；对于如此重大的高难项目，国家重大科技工程、973计划和国家自然科学基金重大项目研究计划等也没有列入。”中国工程院院士、辐射防护和环境保护专家潘自强说。谁该为核废料处置埋单？“乏燃料的后处理和处置花费惊人，不是哪一家企业想做就能做的。”王驹对记者说。美国预计将于2018年建成的处置库整个计划需近1000亿美元，经费主要来自电费的提成，每年约能收取6亿美元。在瑞典，则由核电站出资成立的“瑞典核燃料与废物管理公司(SKB)”负责地质处置工作，由国家监管，大家分工。而在中国，尽管地方政府及各大核电集团、电力集团都抢建核电站，核废物处置却鲜有人过问。垄断体制下的产业巨头博弈也是阻碍乏燃料后处理和最终处置研发与产业化的重要原因。西北处置场隶属于中国核工业集团(简称中核集团)，业务指导归其直属子公司——中核清原环境技术工程有限责任公司，组织人事关系归404厂。北龙处置场为商用处置场，其经营主体为清原公司，但投资方却为中国广东核电集团(简称中广核)。有媒体报道说，1998年，中广核花了8000万元建成了北龙处置场，但由于当时的主管部门下发了两张建设许可证，分别给中广核和中核集团，其实际管理权至今仍未划清。2007年6月，原国防科工委联合国家环保总局欲筹备一家核废物处置股份公司，由中核集团、中广核、中电投、华能、大唐这五家主要核电企业共同投资。然而，由于中核集团与中广核对控股权的争夺僵持不下，这家公司胎死腹中。高放核废物处置项目研究经费不足的问题一直难以解决。高放废物处置方面的研究经费来自国防科工局的拨款和国际原子能机构提供的部分技术支持。王驹认为，这并不是一种长效机制。据了解，我国“十五”高放废物地质处置的平均年度经费仅为400万元左右。“十一五”虽有增加，可达到年均1000万元的强度，但仍然很低，远不能满足相应需求。对非军工设施高放废物，国际上普遍认可的做法是，在废物生产者仍在运行时就收取费用，以供将来长期管理的营运之需。根据谁产生废物谁负责治理的原则，多数国家都要求废物生产者提供废物处置的资金。筹资机制主要有两种：基金制及储备金制。基金制采用收取年费的办法。储备金是废物生产者根据法律法规确定的计价办法，自己测算每年储备金数量，按年度注入自己财务系统中独立的储备金账户中。中国还没有建立从核电电费中收取高放废物地质处置所需资金的筹资机制。（记者张瑜）