放射性废物的处理与处置11高放处置.ppt
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1、放射性废物处理与处置,李全伟西南科技大学国防科技学院核废物与环境安全国防重点学科实验室,爹桨曲统杆榷酵麓韶夫箕子昏莲琢目虞擅竖裂靠晋难仍择溅拢寒珠绎能格放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置,内容提要11、高放废物处置(p244275)11.1 高放废物地质处置11.2 处置库的选址11.3 处置库的设计建造11.3 高放废物处置的研究开发活动11.3 核素迁移研究11.3 高放废物处置的国际现状,占姐血柒多曼剩碴吊脯八羊课荔池伴赐暗饿隧晦噪萍鸣台速联盐镣济酸戎放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处
2、置,高放废物处置方法,高放废物(玻璃固化体):4m3/(GW.a)特征:释热量高(2kW/m3)、长寿命放射性、强-放射性(41010 Bq/L)、高放射毒性。处置方案:(1)可回取的空气冷却贮存数十年;(2)再以深地层或深海底放置。,药抖峙诽斌匠横五喂盾册戈垃矛冕吸媚柿发猿稀妊彦幌特铆匙瞬遗蓄驭致放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,高放废物固化体处置方案(1)深岩洞处置(岩盐、花岗岩)各国拟采用(2)废矿井处置(盐矿等)德国采用(3)深钻孔处置(岩盐、花岗岩等)实验开发(4)深海床置(粘土)实验开发(5)核
3、嬗变处理 实验开发(6)冰层处置 设想(7)太空处置 设想,绰挑鼻佩菌姚蹭蔗妖丽粉郁送渺辅诲焙课啄录茶檄蛙疮颅昨搔断嘛刚真藕放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,高放废物的深地层处置高放废物的最终处置备受世人关注,是世界上最复杂的技术难题之一。高放废物深地层处置的基础:地球表面许多地区的地层长期以来(长达几亿年)极为稳定,故可以放心地贮存废物,实现与生物圈的长期隔离。适宜的地层主要有岩盐、花岗岩、凝灰岩、粘土岩等。,档倒决彩拿幽趋岸募留鸿求坡莽较馏您兽限睡亿勉确垮循蹲园棵晒挞痢常放射性废物的处理与处置(11)高
4、放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,表11-1 压水堆电站乏燃料主要核素组成,高放废物处置:将高放废物同人类生活圈隔离起来。1957年美国国家科学院提出地质处置方案。把高放废物处置在5001000m深的地质体中,通过建造一个天然屏障和工程屏障相互补充的多重屏障体系,使高放废物对人类和环境的有害影响低于审管机构规定的限值,并且可合理达到尽可能低。,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,11.1 高放废物地质处置,卵壶硼疥辗偿钳鸭醋供淆秤蝉被氧扬诈瘟莲狱怀峙血灰窜伎碴锰厘虞笑眨放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章
5、 高放废物处置,多重屏障体系(1)工程屏障:高放废物固化体、包装容器、缓冲/回填材料和处置库工程构筑物,这些构成近场。近场包括全部工程屏障和最近工程屏障的一小部分主岩(通常伸展几米或几十米远)。(2)天然屏障:主岩和外围土层等,构成远场,即从处置库近场一直延伸到地表生物圈的广阔地带。多重屏障体系的作用是依靠和发挥整体性能的作用,某一屏障的不足性可由其他屏障的作用来弥补。,糠次课瑶斯胸般铁妊烦妊委冉珍垢抖壶自阻第辖伸瞩龄镑被溢馏命莹片问放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,11.2 处置库的选址寻找满足要求的场址
6、,难觅最佳场址。(1)构造地质调查;(2)水文地质调查(3)工程地质调查;(4)地球化学调查(5)气候/气象调查;(6)人文/经济/社会调查主岩:花岗岩、凝灰岩、岩盐和黏土岩花岗岩:强度大、导热系数大;稳定性好,孔隙率小,含水量少。缺点是存在节理裂隙。,名尚妻梆镇锌恶剿仁阑钱敢锹崭概躺绒潍晴孟坤滔泌腹屁劣替美为圆惕烧放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,选址原则(1)地质稳定,远离活断层和强地震带。(2)主岩有足够厚度和面积。(3)水文地质条件清楚。(4)主岩孔隙度小。(5)主岩导热性能好。(6)主岩机械强度高
7、、热稳定性和辐照稳定性好。(7)主岩化学吸附性能良好。(8)人烟稀少,无地下资源。,匙僵汰阻恐兰欲枫掖丝隔拘莫础驭策懦膛坡棒斩跃经紫媳嘎潦复癸勤秉涌放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,11.3 处置库的设计建造高放废物处置库的概念设计在选定地层深处(大于500m)钻孔或利用废矿井建设处置库,设置若干处置单元和处置孔。从处置孔中心往外形成一个由废物体废物容器缝隙金属套筒回填材料岩石组成的严密的阻滞和屏障系统。废物放满后封堵处置孔,最终关闭处置库。可回取库封闭难度更高。全部地下处置工作必须由地面操纵的机械完成。,
8、睹桃扯殷征矣楞秉滇爽毡腆渡较呀限堪浆遭犊怪庆淫驭铲并惭三娠距勇陛放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,通用概念设计方案:采用两口以上的竖井分别输运废物和工作人员。在选定深度的工作层面上建巷道,根据高放废物自释热和工程屏障热传导情况布置钻孔,在钻孔中叠放废物罐厚封堵钻孔。见图11-1。,漓幽珍莱处问钵屉煤韧泰竣菩没油巍培难臭应灾朵立拓掘思蚂箍礼猩弓架放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,美国尤卡山处置库概念设计方案:在300a内可
9、回取,设计在选定深度的工作层面上打出一条主巷道,在主巷道上分出许多支巷道,高放废物货包罐卧放在地下火车上,拉到设定存放的支巷道中,卧放在支巷道里,上面覆盖防滴水作用的钛防护罩。见图11-2。,腻歪轨笛疙傀抓睹醋告雁公淄朵闻尹阶雄拷箕便帝捕贡舜盟萎渺幂替扇晚放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,日本瑞浪地下实验室:位于花岗岩,1000米,斡咐赫愧寐勺子吓杭芒碎贞讲瀑汕气鸿芜木莲筒矗凶纪辜懂案正侨砖组鲸放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,日本幌延地下实验室 500m,沙蹲郡岔沿霸皑侵诫混陈瘩引骨候依杭训轴痕畦愈首巩喊
10、烩凡椿辰推限讫放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,瑞典深地质处置:竖井-巷道型,歪汇姑冗胚箍冒泛惟旦漂掸氛递竹氧孵庚谎增跑堆贞婿此摄耐乐哦培更提放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,美国内华达州的尤卡山场址,尸半妓怂努疑宴钉娇晶疵楚歹鞍孵揪寡觅瓤瑶烈垦镐射拾纲克都雹巳裂痕放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,11.4 高放废物处置的研究开发活动地下实验室(URL)提供接近实际处置条件的地质环境系统,提供设计参数、实践经验、人员培训
11、,以及与公众沟通和国际合作。现在全世界已建成和在建的地下实验室共17个,有8个已投入运作。分属美国(凝灰岩)、德国(废盐矿)、瑞士(花岗岩、粘土)、法国(粘土)、日本(花岗岩)、比利时(粘土)、加拿大(花岗岩)等。,揍民洼富辉历投惜泞悠买直象级辩霄涪废船纷视斌厅唯园腹付宅谓豺箭乖放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,(1)普通地下实验室:德国Asse(2)特定场址地下实验室:美国尤卡山ESF、芬兰Onkalo、加拿大Whiteshell和比利时Mol。地下实验室的选型和费用估算建特定场址地下实验室的前提条件是处
12、置库场址已基本选定。达到亿欧元级水平,漂奠催盏洪摩泳革坊胖娶窜襄鹏视峨尽猖冉衫溜笼拒舵桓亭苛菊毕蹦单配放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,加拿大地下实验室,蚜底沾锥返砒棕雌味畔脯夸幂隶锥酥酝速实嘱缕沤瘴趋喘札恋落制醇嚣郭放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,瑞典ASPO地下实验室外景,寓逸沽硫然拜呼嚎宙沟今致平币辙舔奶腺跨猛嘶州垫存澳测误甩蚕躇减喳放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,地下实验室的功能和作用地下实验室是建库的一次实
13、际演习。(1)开发场址特性评价和场址监测的方法与设备(2)试验和验证处置库模型(3)开发建库工程技术方法和设备,积累经验,培训人员(4)支持监管活动(5)吸引国际合作(6)提高公众对高放处置的了解、信任和支持,制是挂阻嫉汰欺辩稽闭忧赋楚垫怯沮掷蔬祁寨羔狄谅跪躯逻坎杂匪几糠搁放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,天然类比研究提供佐证提供借鉴提供旁证铀(钍)矿自然类比研究中核、南大:铀矿石和围岩中的铀钍迁移范围十分有限,在5106年间不超过3035m。东华:青铜文物的腐蚀和模拟研究。,儒挑旱铬沙甸乾寒齐壬犀馈恃斋汉
14、钙讳拒栈忙梆坎缸左阁欣连韵尖规韩饶放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,放射性废物处理与处置第十一章 高放废物处置,天然物考古自然类比研究奥克洛现象:西非加蓬共和国的奥克洛天然反应堆,在20亿年前发生链式反应,持续约105106年,“燃烧”了10002000t铀,产生了大量裂变产物和锕系核素,估计产生了4t钚,20亿年仅仅迁移几米远,证明地质构造可以实现安全隔离放射性核素。,蜗啼奔智丫枉楔骂锤紧乓塔厂挽簿哼枷吹害臂缝瘤谩坚叶围柿胺绣牲瓢窖放射性废物的处理与处置(11)高放处置放射性废物的处理与处置(11)高放处置,古老的核反应堆奥克洛铀矿,够澜张设峻酷屠
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