（以下是我2017年写的一篇旧文章的转载，只是简单总结一下核废料处理的基本情况，考虑到时效性问题，文章中的一些细节可能有改动，敬请告知）

根据国际原子能机构（IAEA）的分类，核废物按其物理状态可分为固体核废物、液体核废物和气态核废物。 固体物，如铀矿矿渣、核电站乏燃料、退役军用核武器部件、退役核电站水泥和钢筋，甚至核工业人员穿的衣服和手套； 液体的，例如铀矿开采所用的废水、核电站的冷却水，甚至工作人员的洗澡水； 核电站排放的粉尘等气体。 可以说，从铀矿开采开始，核废料就一直在产生。

根据放射性水平的不同，核废物分为三大类：高放废物（HLW）、中放废物（MLW）和低放废物（LLW）。 各个国家的具体标准有所不同。 国际原子能机构的标准是：

一般来说，气态核废料和一些放射性水平极低的废液不需要特别复杂的处理方法。 它们基本上可以使用过滤和化学方法进行处理。 因此，我们看到很多核电站也有一些粉尘排放，但实际上并不危险。 这些低放射性气体自行扩散后，甚至低于环境的本底放射性……告诉你一件你可能不愿意相信的事，在我国，火力发电站对环境造成的辐射可能比核电站还要高……一座功率1000MWe的火电站（这种规模的火电站全国各地都有）一年要燃烧3.5x10^6吨煤。 这么多煤炭中，至少有5吨天然铀……这些铀都去哪儿了？ 尽管火电厂排放的大部分烟尘被过滤系统捕获，但逃逸到环境中的放射性核素仍会导致此类火电厂的辐射强度比核电厂强50倍。装机容量相同。 （此数据来自华北电力大学郝庆的《核废料处理方法与管理策略研究》，但未找到其他文献支持，仅供大家参考）

想要烟灰还是辐射？这个问题可能比我们想象的更复杂

然后还有一些中低放固体和液体核废料。 自20世纪40年代以来，各国开始处理这些废物。 他们曾经用液体倒入深井或将固体扔进海里……当然，这些方法对环境污染太大，比如污染地下水。 啊，污染海洋生态之类的东西基本不再用了（德国好像还在用深井法）。 目前的方法是陆地浅埋和废弃矿山埋藏。

液态核废料还有一个特殊的问题——液态核废料到处流动，埋入地下后会渗透，造成放射性核素的迁移。 如果迁移到地面或者地下水里，那就是一件坏事了，所以首先要固化液态核废料，就是将其从液态变成固态，防止它到处流动、渗透。 低中放核废液的固化方式一般为沥青固化和水泥固化，即将其混合成沥青和水泥。 它最终会凝固。

高放液态核废料的固化要求要严格得多。 一般就是玻璃凝固或者陶瓷凝固（也就是这个新闻提到的技术突破），就是将废液和玻璃原料混合在一起，形成特种玻璃。 另一位受访者认为，“钢筋混凝土可以做玻璃做的事情，而且还更坚固。” 这很可能是不了解“玻璃凝固”具体含义的结果。

变成固体后，需要进行包装，即用钛合金、陶瓷或混凝土给核废料加一个外壳。 这个shell有几个功能：

这是包装好的核废料

刚才我们说了，核废料的包装具有导热的功能。 由于核废料正在腐烂，发热相当严重。 但大多数中低放核废料的衰变期都比较短，只要暂时储存一段时间即可。 ，热量会下降到可以接受的程度，因此应暂时存放一段时间等待其散热，例如使用冷却水散热。 当热量几乎消散时，就可以埋葬了。

最早的低中放放射性废物掩埋方式是挖一个几米深的坑埋在里面。 这种方法其实相当不安全，逐渐不再使用。 目前的方法一般是挖一个深坑，然后用混凝土包裹。 同时，还必须采取防水、排水等措施，然后用泥土和混凝土覆盖。 这里需要注意的是，埋坑位置应尽可能远离地下水，防止核废料浸泡在水中，污染地下水。 如果无法避免地下水，则应建在水层之上，以防止核废料在下面受热。 ，把地下水在上面煮沸……也就是所谓的“浴缸效应”。 如果地下水被加热，产生的水蒸气可能会使岩层塌陷，导致地下水与核废料接触，这可能会将放射性核素带到地面。

一种更简单、更有效的方法是将包装好的核废料放入废弃矿井中。 这些矿井通常很深，远离地下水（否则早就被淹没了）。 此外，还有一些国家和地区将包装好的中低放核废料放置在无人居住的荒岛上（海峡对岸就是这样做的）。 甚至有观点认为，干脆找几个远离大陆的荒岛就可以了。 ，建造一个可供世界各国使用的垃圾仓库，但1989年伦敦垃圾倾倒公约已明确规定这是不允许的，而且运输到岛上的物流成本确实相当高，所以不可行的。

我国中低放核废料目前主要暂时存放在24个城市放射性废物处置库中。 一般储存一些放射性较低的核废料，例如用于医学和科学研究的核废料。 暂存结束后该怎么办？ 还是得掩埋，所以国家还准备建设5座全国规模的低中放核废物处置场（即最终掩埋场）。 然而，迄今为止只建造了两座。 一是甘肃玉门（原子弹的制造地）。 404厂），该处置场位于戈壁沙漠，降水量少，地下水也少。 加之原本是高度机密的军事设施，附近居民相对较少，所以埋得并不是特别深； 另一个是在深圳。 北龙（距岭澳、大亚湾不远的地方）靠近大海。 如果再深挖的话，地下水环境会非常复杂。 那么我们应该做什么呢？ 只需在地面上用混凝土做一个大盒子，然后用一堆土壤和植物覆盖它即可； 其他处理厂怎么样？ 我还无法选择地址。 你可以猜到原因。 据说选址在四川，但四川已经明确，我们的仓库只接收本省的核废料。 核废料掩埋地点的选择是很困难的，我下面会讲到。

事实上，平心而论，中低放核废料的处置方式是相对安全的。 为什么？ 中低放核废料的放射性水平不是很高。 有了固化和封装，深埋之后，对外界的影响几乎可以为零，而且它们的放射性物质的半衰期相比起来也不是很长。 那么深圳北龙的处置库的设计要求是与环境隔绝300-500年。 一般来说，我们得找一个地质结构比较稳定，300-500年内不会出现大问题的地方。 我们仍然确定，并且我们确定我们给它的包装能够将它束缚数百年。 。

也就是说，极低放射性气体和液态核废料只是小猫，我们有成熟的方法来驯服它们。 中低放固液核废料可能是一只大狗，但我们可以用铁链制服它。

然而，高放核废料中放射性核素的半衰期长得惊人。 最典型的是阿尔法散热器。 什么是阿尔法散热器？ 当铀原子吸收中子但不裂变时，就会产生锕系元素，例如核武器中使用的钚。 这些锕系元素的半衰期很长。 例如，钚239的半衰期有的持续24000年，有的持续数十万年……这些放射性核素不断向外辐射α射线。 虽然α射线的穿透力比较差，但可怕的是我们无法保证这些保护层能正常运转数万年甚至数十万年——可能会被腐蚀损坏，也可能会损坏通过腐蚀。 挤压损坏。 如果处理高放核废料，我们会面临一个问题：如何长期隔离。

随着近年来技术的发展，各国普遍提出了两种不同的办法来解决这个问题：

第一条道路的典型代表是美国。

美国对高放射性核废料的处理也随着技术的发展而多次改变思路。 一开始，他们采用深海掩埋的方式来处理高放核废料。 就是将高放核废料包装好后，让它自由落体，钻入海底几十米深的粘土层（也用钻探或绞车慢慢下沉到海底），但随着我之前说过，1989年以后，伦敦倾销条约堵住了这条路。

后来，美国人开始尝试深洞穴加工。 现在他们正在丝兰山地下350米处建造一个高水平放射性储存库。 但这个丝兰山洞穴……内华达州一直有一个强烈的意见：我们州没有核电站。 ，为什么这些东西要和我们一起放在这里？ 本来，为了国家利益，丝兰山处置库可以顶着内华达州的压力继续修建，但后来……关海同志上台了。 关海同志一向政治正确。 手一挥，这个工程就停止了……传宝上台后，又有重启丝兰山的计划，但没能通过。 为了在内华达州拉选票，传宝还在2020年宣布不再支持这个项目。

丝兰山施工现场

好吧，你觉得几百米深的山洞不安全，那我再挖深一点怎么样？ 按照人类目前的技术水平，一个直径30CM的深洞可以挖到地下10KM左右（当然30CM的小洞对于处理高放废物来说确实太小了），一个洞直径约一米，可挖掘深度5KM。 例如，目前丹麦计划挖掘的一座高放放射性废物储存库将挖在地下5.5公里处。 在这个深度，即使高放核废料的外包装破损，放射性核素开始迁移，也必须突破这么厚的一层才能到达地面。 ，而且至少需要几万年的时间。

由这项技术改造而来的，还有熔岩技术的探索。 简单来说，就是在地下几公里的花岗岩上挖一个洞，将核废料（如废水）倒入其中，然后将洞封住。 核废料继续加热并沸腾。 预计在很长一段时间内，洞穴周围的岩石将继续融化，最终核废料将与岩石融合。

第二条道路的典型代表是法国。

法国的想法是，已经几十万年了，如果不保存下来会怎样？ 为什么不现在就处理这些废物，比如分离回收乏燃料中仍然可用的核燃料，从而减少高放核废物的数量？ 总量; 然后我用加速器产生的质子流轰击核废料，使其发生嬗变反应，成为半衰期较短的核废料。 之后我把它深深地埋起来，就会安全多了。

具体到中国，我们现在的战略应该和法国比较相似。 不过，这条路技术难度大，目前还没有被完全攻克，而且成本也非常可观。 我们能否及时处理不断产生的高放核废料？ 它需要解决的最大问题。 事实上，目前只有法国、俄罗斯、日本、韩国和美国在开展这方面的研究，而中国是世界上第一个开展大规模ADS系统开发项目的国家。 2016年12月，中国核工业微博蓝V账号发布的“太先进，无法展示”的新闻就在谈论这件事。

而按照我两条腿走路的稳健性格，我们在美国的道路上并没有放弃，这个消息也足以证明这一点。 1985年，我国开始选址准备深部洞穴处置，最终决定在甘肃北山建设高放核废料处置库。 现在应该正在建设中，但是什么时候能完工呢？ 消息很少。 我们唯一知道的信息是最初计划的时间表——实验室研发和储存库选址阶段（2006-2020年）、地下测试阶段（2021-2040年）、原型储存库验证和储存库建设阶段（2​​041年-本世纪中叶） 。

事实上，从全球范围来看，目前核废料的处理是一个大问题。 由于禁止向海中倾倒核废料，美国的核电站只能像我们一样将高放核废料储存在硼池和尤卡山处置库中。 停运后，美国核电站的硼池几乎满了。 总体而言，我国核工业起步较晚。 核电还没有规模化，压力比美国小很多。 不过现在国家正在大力推动核电的发展，所以这个问题必须要解决。 至于美国的深埋法和法国的后处理法，目前还不知道哪一种会最先商业化实用。

最后借用国科网友Ice Lich的话来结束：我们使用核能的时间远远小于核废料的半衰期。 目前核废料的处理仍然是循序渐进的方式……

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