我国高放废物地质处置战略研究

潘自强，钱七虎

我国高放废物地质处置战略研究

潘自强，钱七虎

随着我国核能事业的飞速发展，高放废物的处理和处置，将成为一个重大的安全和环保问题。这体现在最终如何安全处置核电厂乏燃料后处理产生的高放废物、核武器研制和生产过程中已产生的高放废物，以及我国存在的某些可能不宜后处理的乏燃料。

高放废物的安全处置，是一个与核安全同等重要的问题，是落实科学发展观、建设和谐社会、确保我国核能事业可持续发展和环境保护的重大问题。在研究和开发方面，高放废物安全处置还存在一系列科学技术难题，需要几十年坚持不懈的努力来加以解决。在公众接受方面，则存在一些需要认真解决的重大社会学难题。西方国家的核能开发情况表明，安全处置核废物，尤其是高放废物，已成为制约核能事业可持续发展的最关键因素之一。

为了推进我国高放废物地质处置工作，中国工程院开展了“高放废物地质处置战略研究”咨询项目。本文就是反映了该项目的最终成果。

高放废物安全处置是核能可持续发展的重要保障

高放废物是一种放射性强、毒性大、半衰期长的核素，并且是发热的特殊废物，对其进行安全处置难度极大，面临一系列科学、技术、工程、人文和社会学的挑战，其最大难点在于使高放废物与生物圈进行充分、可靠的永久隔离，且隔离时间超过一万年。目前公认的安全可靠、且技术上可行的方法是地质处置方法，即在地表以下300～1 000 m建造“矿山式”处置库，通过工程屏障和天然屏障永久隔离高放废物。

高放废物的安全处置受到国际组织和世界各国的高度关注。国际原子能机构成员国大会于1997年通过了《国际乏燃料安全与放射性废物安全公约》，明确条约签字国安全处理、处置乏燃料和放射性废物的责任。各有核国家也均在国家层面上高度重视高放废物安全处置的工作。他们大部分通过制定国家政策、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和开展长期研究等方式，从政策、法规、机构、经费、设施和科研等方面确保高放废物的安全处置。

高放废物安全处置的研究开发具有长期性的特点。需要进行长期的基础研究、技术开发和工程研究，方可实现安全处置的目标。美国于1957年提出高放废物地质处置的设想并开始研究和技术开发，原计划2018年建成处置库，但奥巴马上台后，又提出需要重新研究。芬兰于1976年开始研究，到2020年建成处置库，将历经45年，足见其工作的长期性。

高放废物地质处置还具有成本高、投资大、投资周期长的特点。国际上每吨乏燃料处置的平均成本为66.3万美元。例如，美国整个处置计划耗资575亿美元，日本的整个处置计划耗资3万亿日元。

高放废物处置经费一般来自政府投资和核电厂中一定比例的经费（一般按核电厂电费收入的1%左右收取高放废物地质处置基金，美国每年约能收取6亿美元）。前者用于处置军工设施的高放废物，后者用于处置民用核电厂的高放废物。研发资金一般占总投资的10%～15%，如美国的总研发经费为65亿美元，前期的年度研发经费达1.5亿～2亿美元。

西方国家多年以来的经验表明，安全处置高放废物是核能可持续发展的重要保障。高放废物是核能工业的必然产物，对其安全处置是核能工业界义不容辞的任务。对于此项工作，社会各界均广泛关注。关注之深，在某种程度上足以影响政府对核能发展的政策。芬兰是一个成功的实例，由于其乏燃料安全处置扎实推进，卓有成效，民众支持核电建设，欧洲的第一台EPR机组已在芬兰开始建造。

我国高放废物地质处置进展和存在的问题

据估计，我国的核军工设施已暂存了一定量的高放废液，急需进行玻璃固化和最终地质处置。

根据2007年10月国务院批准的《国家核电发展专题规划（2005—2020年）》中的核电规模，我国大陆到2020年投入运行的核电装机容量将达到4 000万千瓦，在建的装机容量将达到1 800万千瓦。以此为基础计算，到2020年我国将累积有约10 300 tHM乏燃料（其中压水堆乏燃料约7 000 tHM和重水堆乏燃料约3 300 tHM）。《国家核电发展专题规划（2005—2020年）》中于2020年建成的反应堆，加上届时在建的18个反应堆，最终共将产生82 630 tHM乏燃料。关于2020年以后的乏燃料数量，每增加一座百万千瓦级的核电厂，每年将多产生约22 tHM乏燃料，每个堆全寿期共产生约1 320 tHM乏燃料。如果我国核电规模达到100 GW，则所有这些核电厂产生的乏燃料总量将达到138 070 tHM。对这些军工高放废物和核电厂产生的高放废物进行最终安全处置，是确保我国的环境安全和核工业可持续发展的必然要求。

我国高放废物地质处置研究工作于20世纪80年代中起步，30多年来，在选址和场址评价、核素迁移、处置工程和安全评价等方面均取得了不同程度的进展。核工业北京地质研究院等单位开展了高放废物处置库场址预选研究，在对华东、华南、西南、内蒙古和西北等5个预选区进行初步比较的基础上，重点研究了西北甘肃北山地区，在地质调查和水文及工程地质条件、地震地质特征等研究基础上，施工了四口深钻孔，获得了深部岩样、水样和相关资料，初步掌握了场址特性评价方法。在工程方面，研究了内蒙古高庙子膨润土作为缓冲/回填材料的性能，以及低碳钢、钛及钛钼合金等材料在模拟条件下的腐蚀行为。在核素迁移方面，建立了模拟研究试验装置及分析方法；研究了镎、钚、锝在特定条件下的某些行为。在安全评价方面，初步进行了一些调研。总的说来，我国高放废物地质处置研究工作，在经费十分有限，条件很困难的情况下，做了不少工作，特别是在选址和场址特性评价方面取得了一定进展，但从总体上说还处于研究工作的前期阶段，距完成地质处置任务的阶段目标任务还相差甚远。

2003年，我国发布《中华人民共和国放射性污染防治法》，其中第四十三条中明确规定“高水平放射性固体废物实行集中的深地质处置”，这从国家层面明确了深地质处置的地位。2006年，国防科工委、科技部和国家环保总局联合发布《高放废物地质处置研究开发规划指南》，明确了深地质处置开发的主要技术路线和开发的总体设想。2007年，国务院批准《国家核电发展专题规划（2005—2020年）》，明确提出2020年建成我国高放废物地质处置地下试验室的目标，从而使高放废物地质处置进入了新的阶段。

但是，我国目前的高放废物地质处置研究也面临一些问题：

（1）没有国家级高放废物地质处置专项规划

目前，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，没有达到国家级层面（如全国人大和国务院），因此一些必须在国家级层面决策的事项（如政策和技术路线、政府部门分工、决策机制等）难以进行；对高放废物地质处置如此重大的高难项目，目前还没有国家级高放废物地质处置专项规划，也没有列入国家重大科技工程、“973计划”和国家自然科学基金重大项目研究计划等。目前，我国的高放废物地质处置项目仅在国家国防科工局“核设施退役和放射性废物处理处置”专项中予以支持，其力度小，远远不能满足需求。

（2）政府法规和标准基本上还是空白

《中华人民共和国放射性污染防治法》明确了高放废物实行集中的深地质处置的原则，但至今尚没有制定相关的法规和技术标准，如《高放废物地质处置规定》、《高放废物处置库选址标准》、《高放废物处置安全评价标准》等，这就严重影响了选址、场址评价、安全评价和工程设计等工作的推进。

（3）尚没有明确实施高放废物地质处置工程的责任主体

高放废物地质处置是国家行为，应由政府总体负责。但具体实施，还需要由政府的专门部门或政府授权的独立的机构负责。目前，我国尚未有这样的实施主体单位，已对当前工作的推进产生严重影响。

（4）决策机制不健全

高放废物地质处置时间跨度长、技术难度大、影响面广，是关系到子孙后代的万年大计，必须科学决策、民主决策，让公众和利益相关者广泛参与决策。这就需要设计一个好的决策机制。但是，我国目前决策机制和决策程序不明确，尤其是没有明确国家层面的决策机制。

（5）经费投入极少，核电废物处置的筹资机制空缺

目前，高放废物地质处置工程科研仅有原国防科工委“军工核设施退役和三废治理专项”这一个经费渠道，但它要解决的既是军工高放废物问题，又是民用核电厂的高放废物问题，而后者的废物量将来却占绝大部分。我国“十五”期间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”期间增加到年均1 500万元左右，但仍然很低，远不能满足高放废物地质处置的各项需求。更为重要的是，还没有明确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，相关基础研究也未列入国家计划。

（6）研究开发力量薄弱，缺乏研究平台

目前，我国从事高放废物地质处置的专职科研人员约为50人左右，涵盖地质、工程、化学和安全评价等领域，与高放废物地质处置的艰巨任务相比，这支队伍力量极为薄弱。另外，还严重缺乏高放废物地质处置的研究平台，一些重大科学问题还没有解决、大量工程尺度课题根本就无法开展，距离完成地质处置任务的阶段目标还相差甚远。

（未完待续）

注：潘自强，中国工程院院士；钱七虎，中国工程院院士。本文为中国工程院咨询项目“我国高放废物地质处置战略研究”课题组最终成果报告的摘 要版。课题组参加人员有：刘元方、李焯芬、赵鹏大、谢和平、从慧玲、王驹、尹卫平、刘华、李承、李俊杰、陈竹舟、范仲、林森、罗嗣海、杨春和、郑华铃、徐国庆等。原文在2009年完成，本文是在原文的基础上，做了部分修改而成。

The Geological Disposal of High-level Radioactive Waste Strategy Research in Our Country

PAN Zi-qiang，QIAN Qi-hu