中国原子能科学院研究员罗上庚：处理好的核废物 辐射小于X光

◎本刊记者 季天也

中国原子能科学院研究员罗上庚：处理好的核废物 辐射小于X光

◎本刊记者 季天也

储存在去离子水中以隔绝热能和放射性的乏燃料

如同生物代谢一样，任何工业生产都免不了产生“排泄物”，核电站也不例外。但相比之下更令人担忧的是，核电站的“排泄物”——核废物带有放射性，对生物和环境的杀伤力和持续影响都非同小可。随着核电站的运转，这些不断产生的核废物怎样处置才能确保安全？《环境与生活》就此采访了中国原子能科学院研究员罗上庚。

存放固化的核废物所用的黄色不锈钢桶

核电站产生的废物往往带有放射性，那么，核废物的产生量有多大？能否实现安全处置？核电站的流出物安全吗？这是许多人关注的问题。5月23日，在公共外交文化交流中心举办的讲座上，中国原子能科学院研究员罗上庚给听众进行了讲解，并接受了《环境与生活》的采访。

核电站产生的废物比其他工业废物少

罗上庚教授说，人类的生产和生活活动都免不了产生废弃物，核电站也不例外。从铀矿石开采、加工成核燃料元件，送到核反应堆发生核裂变反应，释放出大量能量发电，再后处理用过的燃料元件（乏燃料），这个过程产生的核废物，比起其他工业活动来说，人均废物产生量要低得多。罗上庚教授以核电大国法国举例，法国是世界上核电大国，近8成电力来自核能。法国工业废物总量均摊到每个人是3000公斤/年，其中有毒废物是100公斤/年，作为有毒废物之一的放射性废物，只占其中的1%，也就是1公斤/年，而高放射性废物又只占放射性废物的1%（10克/年）。由此可见，核废物的产生率是相当低的，并且，各国还在贯彻“废物最小化”原则，努力降低核废物的产生量。

用“铁笼”和“地牢”封存高放废物

负责世界各国核技术合作和安全监管的国际原子能机构（IAEA），根据放射性强度和半衰期，将放射性废物由低到高分成6个等级：免管废物（EW）、极短寿命废物（VSLW）、极低水平放射性废物（VLLW）、低水平放射性废物（LLW）、中等水平放射性废物（ILW）和高水平放射性废物（HLW）。

免管废物的放射性微乎其微，是不需要按放射性废物来管控的废物。这类放射性废物只需要按普通工业污染物标准进行常规处理后，便可以直接向外界排放。IAEA规定，免管废物对个人的有效剂量不超过10微希/年。这个数值非常小，拍一张X光片的辐射剂量就能达到200～300微希。

极短寿命废物的放射性水平高于免管废物，不能直接当作普通工业废物处理，但它的半衰期极短，衰变速度非常快，放射性在短时间内就能下降到解控水平。因此这类放射性废物的处理措施是先封存一段时间，让它自行衰变，等其放射性水平减弱到免管水平后，就可以按免管废物的标准进行处理。这类废物如核医疗中常用的碘-131、锝-99m等。

一个装有高放废物的储存罐经水路送达日本青森县六所村乏燃料处置场

极低放射性废物的放射性水平很低，处置起来相对宽松，有些国家如美国、英国等国允许其在环保部门批准后，送到工业垃圾填埋场进行填埋。低放废物和中放废物需要保证安全隔离三五百年，多数国家采取近地表处置。处置库选择地质构造稳定、水文地质条件好的场址，经过安全论证和环境评价，获得许可证后才能批准建设。处置库需有厚达2～5米、由不同材料组成多层结构覆盖层，防止风化、透水、植物扎根、动物打洞、打井、开矿等各种可引起处置库破坏的活动。处置库装满后，这个场所就要封闭，封闭并不等于万事大吉，而是进入持续监控和定期维护阶段。核电站运行只产生低、中水平放射性废物，所含的主要核素为钴-60（半衰期5.27年）和铯-137（半衰期30年），按半衰期来算，300年隔离之后，已经过了10～15个半衰期的衰变，放射性水平已经降到了原来的千分之一到十万分之一。这时候，即使有放射性泄漏释放到环境中去，影响也就微不足道了。

罗上庚教授介绍，高放废物产生于乏燃料后处理，或者是要直接处置的乏燃料。别看高放废物只占核废物的1%，其放射性甚至比其余99%的核废物还要高，同时它还不断释放大量的热能，其所含的核素，有的半衰期很长（亿年以上）、毒性很大。对于高放废物，必须采取500～1000米的深地质处置， 用多重屏障实现安全隔离万年以上。目前瑞典和芬兰已找到了高放废物处置场址，预期在近十年内可建成高放废物处置库。美国、法国和中国等许多国家都处在选址阶段。罗上庚教授风趣地说，提起高放废物，有的人“谈虎色变”。人所共知，老虎会吃人，但把老虎关在“铁笼”中是很安全的，家长们喜欢领着孩子去动物园看老虎，没有谁担心老虎吃人的问题。如果把高放废物装在“铁笼”中，再把“铁笼”禁固在“地牢”里，高放废物不也就安全了吗？

核废物处理有多种可靠技术

美国华盛顿州汉福特核废物处理场围栏上挂着警告标志　

用来存放低放废物的近地表处置场

美国加州中部海岸代阿布洛峡谷核电站的干式钢桶，一般用来储存在燃料池中冷却了至少一年的高放废物。

罗教授介绍，核废物比较特殊，一般的物理、化学招数都不能改变它的放射性特性，只能靠核素自身的不断衰变，来逐步降低其放射性。俗话说“魔高一尺，道高一丈，孙悟空逃不出如来佛的手掌心”，依靠现代技术，核废物可以被人类管制得服服贴贴。我国对核废物采取“减少产生、分类收集、净化浓缩、减容固化、严格包装、安全运输、就地暂存、集中处置、控制排放、加强监测”的原则。具体到核电站的“三废”（废水、废气、固废），已成功开发了许多处理措施。对于废气的处理，核电站设置有针对性的气体过滤装置，专门“抓捕”废气中的放射性核素、颗粒物和气溶胶。比如有放射性碘废气的场所，配上碘过滤器；在放射性气溶胶高的场所，用气溶胶过滤器。高效微粒过滤器（HEPA）对空气中0.3微米以上尺寸的颗粒物可达到99.97%的过滤效率。净化过滤后的废气，经检测才由高烟囱排放到大气中。

废液的处理方法和常规的水质净化原理相似。首先根据放射性成分的不同，通过物理过滤、化学沉淀、蒸发、离子交换、反渗透、超滤等手段，对废液作净化处理，达标之后才允许排放到外界环境中去。浓缩物、残渣、泥浆等聚集放射性物质的成分，则要掺入水泥、沥青或塑料中去进行固化处理（目前普遍采用水泥固化）。高放废液则要用玻璃固化处理。

低、中放固体废物一般通过焚烧或压缩等办法作减容处理，封装在容积200或400升的金属桶中，最后按废物等级分类处置。高放固体废物则先要冷却20～50年后才能送去处置。

全球核废物处置库有上百座

罗教授介绍，全球低、中放废物的处置库数量已有百多座，各国因地制宜，形式多种多样，如法国芒什近地表处置场和奥布近地表处置场、德国莫斯莱本废盐矿处置库、瑞典滨海处置库、韩国月城处置库、芬兰洛维萨处置库和奥基洛托处置库、日本的六所村近地表处置库和我国西北处置库及广东北龙处置库等等。对于高放废物的处置，由于要求极高，目前世界上仅美国建成了一个深地质处置库用于处置超铀废物。

在鼻咽癌的治疗中，调强放射治疗是一种有效的治疗方法。调强放射治疗技术，早在上个世纪就已经产生，随着人们认识的不断提升，以及这项技术的日益发展进步，目前在很多肿瘤的放射治疗中，都采用了调强放射治疗的方法。该技术特点是，其从三维角度获取靶区形状，根据预先设定方式调整每个照射野的输出剂量，进而得到和治疗靶区适形的照射剂量三维分布，减少对正常组织的不良影响[9-10]。同时，靶区的治疗剂量能够得到提高，在减少并发症的同时，也能够使肿瘤治疗效果得到改善，患者的生活质量也能够得到提高。在他人研究中，采用这种方法治疗鼻咽癌患者，总有效率为94.22%，副反应率为11.28%，证明了该方法的有效性和安全性。

一辆载有美国洛斯阿拉莫斯国家实验室超铀废物的卡车，开往位于新墨西哥州南部的核废物隔离中间试验工厂。洛斯阿拉莫斯国家实验室以研制出世界第一颗原子弹而闻名于世。

2009年国际原子能机构废物分类体系

对于核电站的乏燃料，少数国家确定了直接处置路线，而中国和英、法、俄、日及印度等国家对乏燃料采取的是后处理路线，还有不少国家抱以“等着瞧”的态度。

从核反应堆中卸下来乏燃料，不仅含有核反应产生的钚，还有一部分没用完的易裂变核素铀-235，还有许多可转变为易裂变核素的铀-238，这些都是宝贵的财富。经后处理方式，回收铀、钚等高价值的核素，还能继续用来发电。所以，为了充分利用铀资源，减少对铀矿的需求，后处理路线（也称闭路循线）被作为上策选择。

确保核电站流出物的安全

罗上庚强调，核电站向外排放废气和废液，不是随随便便排出去的。废气和废液的排放口都要经过严格选择，不允许设在国标《地表水环境质量标准》中定义的Ⅰ类和Ⅱ类水源流域；向外排放的放射性核素要进行总量和浓度双重控制；核电站在排放管道上装有连续监测和取样分析监测设备，发现超标会触发报警和（或）自动阻断排放；在核电站周边环境中设置许多监测点；此外还有定期进行报告和评价等制度。我国《放射性污染防治法》和国务院《放射性废物安全管理条例》，对核电站排放和放射性废物管理都有明确规定。

罗上庚指出，我国核电站运行一二十年以来的实践证明，废气和废水的排放没有给环境带来可察觉的负面影响。秦山核电基地已有7台机组在运行，最早建的一台已运行20多年。给当地环境增加的辐射剂量不到10微希/年，而我国平均天然本底辐射为2.4毫希/年，核电站带来的辐射剂量不到天然本底辐射的0.5%。

本栏目责编/季天也jtyair2013@vip.163.com

芬兰正在修建的乏燃料处置库，被命名为“Onkalo”，意思是掩藏之所。该处置库竣工后将是全球第一个乏燃料最终处置库，来自芬兰各个核反应堆的乏燃料将被密封至少10万年。

【环境百科】

放射性废物管理等级

免管废物（EW）：放射性微乎其微，不论是按常规方式处理还是循环利用，都不用按放射性标准来要求，也称豁免废物。如果一种放射性废物在处理过程中给人造成的有效辐射剂量不超过10微希/年，就可以划入这一类别。

极短寿命废物（VSLW）：放射性高于免管水平、只含有半衰期较短（小于100天）核素的放射性废物。这类废物放射性稍高，但持续时间不长，因此排放之前先进行短期储存，待放射性下降到免管水平，就可视为免管废物进行处理。

极低放射性废物（VLLW）：放射性水平很低但必须做隔离防护。这类废物产量相对较多，需要用浅层陆地掩埋方式处理。

低放射性废物（LLW）：放射性水平高于VLLW但常规操作和运输时不需要屏蔽其辐射的放射性废物，一般以接触辐射剂量不超过2毫希/小时（1毫希=1000微希）为准，需要做深度30米左右近地表填埋处置。

中等放射性废物（ILW）：含有大量长半衰期核素、必须与生物环境隔绝数百年的放射性废物，需要封存在几十米到几百米的中等深度地质处置库，对储存设施的长期安全性要求较高。

高放射性废物（HLW）：放射性强度极高、持续时间极长并持续释放大量热能的放射性废物。主要来自用过的核燃料（乏燃料），需要500～1000米深的地下安全存放至少一万年。

（田野/整理）