高放废物深地质处置备课讲稿
强化固体废弃物管理与减量意识——高三地理教案
强化固体废弃物管理与减量意识——高三地理教案随着城市化进程的加速和工业化水平的提高，随之而来的是越来越严重的固体废弃物问题。
固体废弃物对环境的污染和公共卫生安全造成的威胁日益突出，如何进行妥善管理和减少产生固体废弃物的需求已成为全球各国所面临的共同难题。
在这个问题上，中国也不例外。
而随着消费升级和理念转变，人们开始逐渐转变从“清洁工”到“废弃物工”，从对垃圾的被动堆放到主动减少废弃物产生。
这样的转变得益于广泛推广有关减废和分类回收的知识，加强固体废弃物管理与减量意识就显得尤其重要。
一、固体废弃物管理1、废弃物数量我国废弃物每年呈现高速增长态势，据环境保护部最新发布的数据，2019年我国城市固体废物年产生量达到2.6亿吨，日均产生量710万吨，垃圾排放量已成为世界之最，给环境保护和可持续发展造成了巨大威胁。
2、废弃物处理面对如此巨量的固体废弃物，政府和社会各界就需要共同致力于妥善处理。
传统的垃圾填埋就显得十分稚嫩且落后，而新技术的应用则是解决问题的一大有效办法。
比如，垃圾发电、压缩垃圾处理技术都是高效而且环保的技术手段，其优点在于：处理速度快，环境友好，垃圾利用率高。
二、减量意识为了杜绝源头的固体废弃物产生，社会必须在起点上大力倡导可持续发展的理念，把减少固体废弃物当成一种文化和行为习惯来培养，尤其是要加强对垃圾回收再利用和减少废弃物产生的意识。
1、可持续发展理念中央政府为加快形成绿色低碳循环发展新时代推出“十四五”规划方案，提出十分强调可持续发展的理念。
这种理念的核心就是要求人们尽可能地减少对环境的影响，实现资源和环境的优化利用。
而这种资源的优化利用，需要建立在减少固体废弃物排放的前提下。
2、正确环保观念与环境保护在现代社会中，一个民族如果不能在道德上与时间一同前行，就很可能整体落后。
人类应该理解并适应环境，而不是以破坏环境作为发展的代价。
正确的环保观念能够影响人们的生活方式和经济活动，具有很大的社会教育和引领作用。
高放废物的处理处置
区与废物贮存区向位于地下贮存库远端的排气竖并排泄。
（2）常规凿眼爆破掘进用无轨柴油机动力设备，这是机械性能和灵活性都很理想的设备。
（3）贮存区的规模由岩石最佳运输距离及通风系统的要求确定。
（4）据计算，在地下贮存库使用期限内，距贮存室200m外的岩石保持正常的环境温度。
因此，竖井位置应在贮存区外200m 以上。
（5）所有主巷道在掘进时都要为贮存库区涉及的环境岩石进行现场调查工作提供通行条件。
此外，后退式开挖系统可把实验贮存区的位置设在贮存库的排气端。
图1.废物处置中心配置示意图2.2.2层状盐岩处置基岩区处置废物的一些困难可采用层盐矿层贮存法来解决。
以天然盐层作放射性废物存放库的优点是：盐矿易开挖，随着时间的推移，可塑性形变将密封整个的废物罐。
由于盐的可塑性，因而盐层基本上是不透水的，稳定的厚盐层的存在，本身就证明没有来自地下水的侵蚀。
盐的分布很广、储量丰富，美国大约有1.3×106km2，储量达6×1013t以上；与其它岩型比较，其工程成本较低、导热性良好；世界各地的岩盐层多位于低地震活动区；盐的耐压强度与混凝土相似，即大约为20MPa。
理论和实验结果均表明，盐岩作为γ射线的吸收剂大致与混凝土相同；厚约1.5m 的固体盐层或2.25m的碎盐层(假定含1/3空隙)将有足够的放射性屏蔽作用。
因此，把废物罐放置在底板下孔穴中并用盐回填，可使得工作人员进入盐矿库房不受辐射伤致裂变(γ，f)反应进行嬗变。
3.2.3 用加速器驱动次临界装置(ADS)嬗变ADS是中能强流质子加速器与次临界反应堆耦合的装置。
所以，ADS是利用反应堆和加速器合作来完成嬗变。
ADS主要包括三大部分：（图2）。
(1)驱动器。
可用作驱动器的加速器有两类：①直线型中能强流质子加速器，体积庞大(要几百米长)，投资高；②回旋型中能强流质子加速器，体积小，投资较低，但质子能量和束流强度受限制多。
(2)散裂中子源。
散裂中子源是中子产生器，可选用铅、钨、铋、钽、铀等重金属作为靶材料。
香山科学会议：高水平放射性废物地质处置
1、高放废物处置是一个事关核事业可持续发展的重大高科技系统工程，关系到国家长期的环境和生态安全，需要法律法规保障，需要政府主导和国家层面上的宏观规划，需要有实施项目计划的执行单位，需要高强度的经费支撑，更需要有坚实的科学、技术和工程基础。
李焯芬院士在题为“高放废物地质处置中的关键工程科学问题”的主题总评述报告中深入讨论了建造高放废物地质处置库需考虑的各种工程因素。他将处置库工程分为可行性研究、选址、工程设计、施工、运行监测与核实及安全与环境评价等阶段，认为可行性研究、选址与安全及环境评价应同步进行，并提出了选址阶段、施工阶段及运行阶段需要解决的关键工程技术问题及解决方案。
多场耦合问题。鲜学福认为，高放废物地质处置的研究应区分为近场和远场来分析，多场耦合主要表现在近场。钱七虎认为，高放废物地质处置中的多场耦合应考虑空间条件来适度简化，工程扰动、温度的影响在一定范围内存在，远场可能主要是原状地质条件下的问题。李国敏认为THMC要进行简化，要结合工程实际进行模拟。蔡美峰教授认为处置库的“多场”中，应力场是个动态应力场，其中构造应力场很重要；在处置深度上应存在一个优化的问题。
4、针对目前我国高放废物地质处置的研究现状，为集中目标，突出重点，高效使用有限经费，亟待结合中国高放废物的类型、中国场址的地质特征，尽快完成高放废物处置的顶层设计和我国高放废物处置的概念设计，以便使各学科的研究和各单位的研究有一个“公共平台”，有一个讨论问题的共同基础。目前，可初步提出这一“公共平台”的要素为：以多重屏障为基本设计、以高放废物玻璃固化体为源项、以碳钢为废物罐材料、以内蒙古高庙子钠基膨润土为参考缓冲材料、以甘肃北山为参考场址、以花岗岩为主岩、处置库深度为500-1000米，位于饱和带中。
高放废物地质处置_进展与挑战
[收稿日期] 2007-08-18[作者简介] 王 驹(1964-),男,江西遂川县人,核工业北京地质研究院研究员,博士生导师,主要从事高放废物地质处置方面的研究与教学工作,E -mail:radwaste@public .bta .net .cn高放废物地质处置:进展与挑战王 驹(核工业北京地质研究院,北京100029)[摘要] 随着我国核能事业的飞速发展,高水平放射性废物的处理和处置,即将成为一个重大的安全和环保问题。
在介绍国内外进展的基础上,重点讨论了高放废物地质处置面临的挑战:处置库场址地质演化的精确预测、深部地质环境特征、多场耦合条件下(中(高)温、应力作用、水力作用、化学作用、生物作用和辐射作用等)深部岩体、地下水和工程材料的行为、低浓度超铀放射性核素的地球化学行为与随地下水迁移行为及处置系统的安全评价。
[关键词] 高放废物;地质处置;地下实验室;科学挑战[中图分类号] T L942+21 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742(2008)03-0058-081 前言随着我国核能事业的飞速发展,高水平放射性废物(简称高放废物)的处理和处置,即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站乏燃料后处理产生的高放废物、核武器研制和生产过程中业已产生的高放废物,以及我国存在的某些现阶段不准备后处理的乏燃料。
对高放废物的安全处置,是落实科学发展观、确保我国核能工业可持续发展和环境保护的重大问题,同时,这也是一个与核安全同等重要的问题。
在技术层面,高放废物处置的研究和开发还存在一系列难题,还需要坚持不懈的努力;在社会层面,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,已成为制约核能工业可持续发展的最关键因素之一。
我国高放废物地质处置研究起步于1985年,当时只开展了跟踪性的研究。
近年来,在国防科工委的支持下,我国高放废物地质处置库选址、场址评价和核素迁移研究工作取得了一定的进展。
高放废物深地质处置 (2)可修改文字
四、高放废物深地质处置选址要求
(4)地质环境和水文地质环境的物理－化学特征 和地球化学特征应有助于限制放射性核素由处置 设施向周围环境的释放； (5)场址及其附近的现有的和未来的人类活动会 影响处置系统隔离能力和导致不可接受的严重后 果，这种活动的可能性应该减少到最低程度。
五、地下实验室建设
地下研究实验室是开发最终处置库必不可少的关 键设施,在开发过程中起到下列作用: a. 了解深部地质环境和地应力状况,获取深部岩石 和水样品,为其他研究提供数据和试验样品; b. 开展1∶1工程尺度验证试验,在真实的深部地质环 境中考验工程屏障的长期性能; c. 开发处置库施工、建造、回填和封闭技术,完善概 念设计,优化工程设计方案,全面掌握处置技术,并估 算建库的各种费用; d. 开发特定的场址评价技术及相应的仪器设备,并验 证其可靠性;
3、废物处置系统应能提供足够长的安全隔离期。中、 低放废物的隔离期不应少于 300年；高放废物和超铀 废物的隔离期不应少于 10 000年。
高水平废物处置方案
• 地表或近地表工程贮存 • 地质处置场 • 深井处置 • 海床底层处理 • 冰盖处置 • 宇宙处置 • 废物分离
–将经济上有用的核素回收再生 –对长寿命核素进行分离与嬗变
核工业十一五发展规划》，到2020年，我国核电装 机容量将达到4000万千瓦，全国一年产生的中低放 废物将达到4000立方米，高放废物将达1000吨。
放射性废物安全处置原则
1、废物处置设施的设计应贯彻多重屏障原则（由两 道或两道以上独立屏障组成的系统，将废物与人类环 境相隔离。它包括废物体、容器、其他工程屏障、安 放介质及其环境。）
法国处置库概念设计图
比利时处置库概念设计图
七、我国处置库研究进展
高放废物的处置
高放废物的处理处置方法摘要：介绍了高放废物处理处置方法,比较了其各自的优缺点,指出深地质处置是处置高放废物的合适方法。
关键词：高放废物处理处置方法1 引言核废物是危险废物的一种,对于危险废物的管理,一般有如下三个基本原则:(1)分散与稀释原则:对核废物不适用;(2)转变成低危险性物质的原则:目前对于核废物尚未找到合适的方法,长期来说,嬗变是一种可能,它将减少高放废物的数量,但是嬗变后的废物也需要进行处置;(3)隔离原则:是核废物处置的基本原则。
高放废物的处理处置是核废物管理中的一个难题,尽管提出过多种方法,也有许多人比较这些方法的特点,但笔者未见到较为系统的比较,本文结合目前的最新认识,对高放废物处理处置方法进行较为系统细致的比较。
2 高放废物处理处置方法比较表1给出的是一般意义上高放废物的处理处置方法的比较,其中除以前讨论较多的海洋倾倒、海底处置、大陆冰盖处置、发射至太空、地质处置、后处理/嬗变等外,还对监控储存与最终移去两种方法进行了探讨。
提出对核废物采用监控储存方法的原因是仍有许多人认为目前的技术水平尚不足以处理高放废物,因此他们建议对高放废物进行长期监控暂存,待技术成熟之后再进行处理,故在本文中较为详细地介绍其特点。
但从可持续发展的角度,这种做法是将处理的风险转嫁给下一代,因而是一种不可取的方法。
不过,将产生的高放废物在地面暂存30~50 a,以使短寿命核素衰变完,这是目前认同的做法,也是为了减小进一步处置的风险,此与长期监控暂存不一致。
至于最终移去的方法,实际上是人们最希望做到的,但其技术上存在较多问题,而且将来可能也做不到,因此此只是人们一相情愿的方法。
3 高放废物地质处置方法尽管国际上倾向于高放废物的地质处置方法,但是是直接进行地质处置还是后处理后进行地质处置,甚至经过后处理并经过嬗变之后再进行地质处置,各个国家的认识不尽相同,如瑞典、美国、加拿大、芬兰、西班牙等拟采用直接处置的方法,法国、英国、俄罗斯、日本等拟采用后处理后再处置的方法,法国、英国、俄罗斯已建有后处理厂,日本计划在2005年建成后处理厂,目前日本、瑞士、比利时、荷兰和德国的部分核燃料送到法国或英国的后处理厂进行处理。
核废物处置-5 第五章 放射性废物处置地球化学
(1)静态吸附法
另一种静态吸附实验方法是将岩土样 制成磨光块(片)，然后将其置于含有示 踪核素的水溶液中，经吸附平衡后，用 裂变径迹法或α显微照相法测定不同矿 物对核素的总吸附量，以及研究被吸附 核素在样品中的分布特征等。
(2)动态吸附法
实验研究核素迁移特征的动态吸 附法又称充填柱法、吸附柱法等，这 是将含有放射性核素的水溶液(地下 水或模拟地下水)，以一定速率流经 充填有岩土样品的充填柱，使固液相 接触，缓慢吸附。最后根据固体样品 吸附核素量及核素在样品柱中的分布 状况，研究核素迁移特征。
第一节 放射性废物深部 地质处置库的地球化学环境
核废物深处置库中的放射性核素向外 释放和迁移，明显受处置库近场地球化学 环境的影响，例如温度、压力、地下水的 化学成分和PH—Eh状态、辐射场等。低、 中放废物浅埋处置场所处的地球化学环境 与地表、近地表环境相似。
核废物处置库近场、远场的温度变化取 决于下列因素：
(1)出现相互联通的断裂系； (2)发生岩浆侵入(岩墙、岩床)； (3)处置库竖井封闭失效； (4)人为钻探活动； (5)地震引起主岩中出现大量裂隙。
二、废物固化体中放射性 核素的浸出机制
与放射性核素向近场地下水中释放的 有关作用主要是溶解、离子交换和生成 化学反应层。
1．溶解 放射性核素从废物固化体中向地下水
1.二维迁移方程—p248 2.三维迁移数学模型—p248
三、 放射性核素迁移的 研究方法
放射性核素迁移的研究方法有实验室 研究和野外实地研究两类。
1、核素迁移的实验室研究 在实验室内一般采用吸附法（动态、
静态）和扩散法测定表征放射性核素迁 移特征的阻滞系数（Rf）、分配系数 （Kd）、扩散系数（D）等参数。
的释放，主要藉溶解作用实现。在常温 常压地下水中，废物体也遭缓慢溶解。 当地下水的温度、压力增高时(在深处置 条件下)，该类溶解过程加快。
高放废物深地质处置备课讲稿共28页
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
高放废物பைடு நூலகம்地质处置备课讲稿
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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五、地下实验室建设
地下研究实验室是开发最终处置库必不可少的关
键设施,在开发过程中起到下列作用:
No a. 了解深部地质环境和地应力状况,获取深部岩石
和水样品,为其他研究提供数据和试验样品;
b. 开展1∶1工程尺度验证试验,在真实的深部地质环
Image 境中考验工程屏障的长期性能;
征，其综合的几何、物理和化学特征应能在所需 的时间范围内阻止放射性核素从处置库向环境中
Image 迁移；
(2)在未来的动力地质作用的影响下，围岩和整 个系统的隔离能力应保持在可接受程度；
(3)处置库的水文地质条件应有助于限制地下水 在处置库中的流动，并能在所要求的时间内保证 废物的安全隔离；
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3、废物处置系统应能提供足够长的安全隔离期。中、 低放废物的隔离期不应少于 300年；高放废物和超铀 废物的隔离期不应少于 10 000年。
高水平废物处置方案
• 地表或近地表工程贮存 • 地质处置场 • 深井处置 • 海床底层处理 • 冰盖处置 • 宇宙处置 • 废物分离
–将经济上有用的核素回收再生 –对长寿命核素进行分离与嬗变
二、高放废物深地质处置基本概念
把高放废物埋在距离地表500－1000m的地质体
No 中，使之永久与人类的生存环境隔离，埋藏高
放废物的地下工程即称为高放废物处置库。
高放废物深地质处置库一般采用“多重屏障
Image 系统”设计，即把废物（乏燃料或玻璃固化
块）储藏在废物罐中、外面包裹缓冲材料， 再向外为围岩（花岗岩、凝灰岩、盐岩等）。 通常把地下设施、废物容器和回填材料称为 工程屏障，把周围的地质体称为天然屏障。
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四、高放废物深地质处置选址要求
No (4)地质环境和水文地质环境的物理－化学特征
和地球化学特征应有助于限制放射性核素由处置 设施向周围环境的释放；
Image (5)场址及其附近的现有的和未来的人类活动会
影响处置系统隔离能力和导致不可接受的严重后 果，这种活动的可能性应该减少到最低程度。
c. 开发处置库施工、建造、回填和封闭技术,完善概 念设计,优化工程设计方案,全面掌握处置技术,并估 算建库的应的仪器设备,并验
N证o 其可靠性;
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五、地下实验室建设
e. 开展现场核素迁移试验,了解地质介质中核素迁移 规律;
No f. 通过现场试验,验证修改安全评价模型;
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三、高放废物深地质处置特点
⑧工程的可逆性上,基于对处置库的不确定性、未来 技术进步后废物的可利用性和更先进处置方案可能 性考虑,处置库一般要求设计成可逆转和可回取；
No ⑨工程数量上,一般一个国家首先考虑建造1个全国
性的处置库工程数量少,工程积累的经验和借鉴的可
Image 能性相对也少,工程具有探索性；
No 圈而危害人类生态环境,因此,化学场和核素迁移规
律的研究具有特别重要的意义；
Image ⑥研究的空间范围上, 其评价的空间范围不仅限于
受机械扰动的围岩,还要包括从处置库到核素释放到 生物圈的整个地质体；
⑦社会影响上,由于核问题的敏感性和公众的反核情
绪,高放废物地质处置库不仅是一项纯技术性的地下
工程,而且还是一项政治和社会关注的工程；
④作用因素上,处置库不仅要经历开挖和运营期间的
力学扰动,更重要的是还将长时间受放射性辐射和衰
No变热的作用以及地球内营力的作用；
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三、高放废物深地质处置特点
⑤设计要求和评价目标上,不仅要评价处置库的区域 稳定性和围岩的力学稳定性,更重要的是还要保证废 物体内的有害核素在其有害的年限内不迁移到生物
环境岩土工程
第十讲 高放废物深地质处置
一、概述
在核能利用过程中，会产生许多对人类不再有用的放 射性废物。而这些日益增多的放射性废物，使人类的 生存环境受到越来越严重的威胁。因此，如何处理和 处置这些放射性废物，是个亟待解决的问题。
核废物
含有放射性 核素的废物
高放射性核废料
核电站使用之后的乏燃料经过后处 理形成的，含有放射性强、发热量 大、毒性大、半衰期长的核素
核工业十一五发展规划》，到2020年，我国核电装 机容量将达到4000万千瓦，全国一年产生的中低放 废物将达到4000立方米，高放废物将达1000吨。
放射性废物安全处置原则
1、废物处置设施的设计应贯彻多重屏障原则（由两 道或两道以上独立屏障组成的系统，将废物与人类环 境相隔离。它包括废物体、容器、其他工程屏障、安 放介质及其环境。）
中低放射性核废物
开矿、矿石加工、制备核燃料等过 程产生的放射性废物
反应堆内非核燃料物质经辐射后产 生的活化产物以及放射性同位素应 用单位放射性污染产物
100万千瓦的核电站：
中低放废物70-100立方米／年，高放废物25吨／年
目前，11个机组，一年产生中低放废物1000立方米， 高放废物为250吨左右。
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三、高放废物深地质处置特点
①组成上,处置库是一个由废物体－缓冲回填材料－ 岩体组成的、面积为数平方公里的复杂而庞大的工 程；
No ②在投资和开发周期上,处置库是一项耗资数十至数
百亿,投资期限数十至百余年,开发建设耗时数十年
Image 的工程；
③时间跨度上,要求处置库能安全隔离放射性核素的 安全期限至少在1万a ；
⑩场址与围岩选择和工程布局上,与采矿工程受矿体 分布控制和隧道工程受线路控制不同,作为全国唯一 的高放废物地质处置库,在场址与围岩选择上有较大 的候选空间,工程布局上可充分考虑地质条件。
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四、高放废物深地质处置选址要求
选址→地下实验室→处置库建设和运行
No (1)处置库的地质条件应有利于处置库的整体特
2、分类处置原则。 高放废物和超铀废物，应在地 下深处合适的地质体中建库处置。全国的高放废物 应集中处置。
中、低放废物可采用浅埋的方式或在岩洞中进 行处置。中、低放废物应采取区域处置方针，即根 据废物的来源和数量，在考虑经济和社会因素的条 件下设置若干处置场，使中、低放废物得到相对集 中的处置。
放射性废物安全处置原则