高放废物处置库预选区地学信息数据库结构与功能设计

高放废物处置库选址和场址评价工作过程中会产生海量的数据资源,其具有涉及学科类型多、跨越时间尺度长等特点,因此采用信息技术建立处置库预选区地学信息数据库是非常必要的。本文通过收集高放废物处置库预选区地学领域的多源、多学科数据,并设计和建设多源地学信息数据库,开发实现了高放废物处置库预选区地学信息管理系统。该系统可以实现对地学信息数据库中所有信息数据类型的增删改查等基本操作,也可以实现网页终端的全文检索及下载需求,甚至可以实现对某类专业数据的统计分析。     

高放废物地质处置预选区GIS中地学元数据设计

高放废物地质处置地学信息系统旨在综合管理、充分应用高放废物地质处置研究过程获取的多源地学信息,而建立及运行该系统都需要多源地学信息元数据的支持。在对高放废物地质处置预选区地学信息数据分析的基础上,应用现有的地学元数据标准,对其多源地学信息元数据的内容信息、管理模式与应用进行了设计研究。     

高放废物地质处置库热学分析的参数敏感性研究

应用FLAC3D软件建立高放废物地质处置库热学分析的简化计算模型,选择影响处置库温度场的包括材料热学参数、几何参数以及时间参数在内的16个关键参数,以膨润土内表面峰值温度(该物理量是高放废物地质处置库热学设计计算中作为温度准则的物理量)为参数敏感性分析的目标物理量,通过热学计算开展参数敏感性分析。在参数敏感性分析中,将参数敏感程度划分为高、中、低三等。分析表明:4个参数(膨润土导热系数、膨润土厚度、围岩导热系数、高放废物中间贮存时间)为高敏感度参数,2个参数(散热材料厚度、回填材料厚度)为中度敏感性参数,其它10个参数(高放玻璃固化废物体、外包装容器、散热材料、回填材料的导热系数与比热,以及膨润土与围岩的比热)为低敏感度参数。通过分析可以得到如下结论:在设计高放废物地质处置库时,对膨润土及围岩导热系数的测试应力求准确,对测试结果数据认真分析,确保为设计计算提供合理的输入参数;在确保膨润土满足工艺要求功能的前提下,宜尽量减小膨润土的厚度;按照本文热学分析模型初步估算,我国高放废物至少需要中间贮存20 a以上。     

放射性废物处置安全若干进展

结合2005年放射性废物处置安全国际大会反映出来的放射性废物处置安全领域的最新进展,介绍了全球放射性废物安全框架、废物处置安全战略、安全方案、地质处置设施安全、近地表处置设施安全、中等深度废物处置方案和公众沟通等方面的若干新进展和新观点。     

放射性废物处置安全全过程系统分析中的指标

以往放射性废物处置的安全评价中通常使用放射性安全指标(即剂量和危险),随着放射性废物处置安全全过程系统分析这一概念的提出,辅助指标已成为评价中的一个重要组成部分。本文介绍了安全全过程系统分析中所使用指标的发展、分类和相应标准等。依评价对象不同,辅助指标通常分为安全指标和性能指标,有些组织还提出了安全功能指标;与上述指标相对应的用于比较的标准分别为参考值、指标标准和安全功能指标标准。将处置系统划分为不同库室时,指标还可分为“包容物和浓度”相关指标、“通量”相关指标和“屏障状态”相关指标三类。建议我国尽快开展放射性废物处置的安全全过程系统分析工作,建立完善的指标体系,选取适当的评价指标,并基于我国放射性废物处置的场址特性确定相应的标准,以期实现安全和防护的最优化。     

高放废物地质处置安全全过程系统分析研究进展

高水平放射性废物(以下简称“高放废物”)地质处置安全全过程系统分析是对处置库长期安全的综合性系统分析。本文论述了安全全过程系统分析的概念及近20年发展情况,强调了其在高放废物地质处置库规划、选址、设计、建设、运行、关闭和关闭后等各阶段的重要性。以国际原子能机构(IAEA)和经合组织核能署(NEA)技术文件为主,阐述了安全全过程系统分析的背景、安全策略、评价基础、安全评价及综合等核心组成部分,列举了其应用中管理和技术方面的12个关键点,分析了芬兰、瑞典、美国和法国的研究应用现状,并对我国放射性废物地质处置安全全过程系统分析的发展及应用现状进行了探讨。     

高放废物地质处置性能评价

为建立我国高放废物地质处置性能评价方法而系统地介绍了性能评价的研究目的、研究内容、研究方法、国内外研究现状；以此为基础，提出了关于开展我国性能评价的若干建议。性能评价方法的建立将有利于我国高放废物地质处置事业的协调发展。     

Building technical and social confidence in the safety of geological disposal in Japan

Geological disposal has been adopted as the most feasible option for the method of long-term management of high-level radioactive waste (HLW) in every country in the world, regardless of the pros and cons of the nuclear power generation. Building stakeholders’ confidence in safety of geological disposal is indispensable to reach the point where the implementation of geological disposal is accepted by the current generation. The safety case is a key input to build confidence in geological disposal stepwise as the program progresses and regarded to play an important role as a common platform in the communication among stakeholders.

The aim of this paper is to review arguments relevant to building technical and social confidence in the progress of Japanese research and development activities as well as international discussions.     

放射性废物处置安全全过程系统分析及有关问题的探讨

本文根据IAEA第SSG-23号安全导则,对放射性废物处置安全全过程系统分析及其在英国、法国、美国、芬兰、瑞士、瑞典等国家放射性废物处置中的应用情况作了概括性的介绍。结合我国放射性废物处置管理的现状,对我国处置场的环境影响评价和安全分析中存在的主要问题进行了探讨。为促进我国安全全过程系统分析工作的全面开展,建议加快制定相关标准,将“安全全过程系统分析”作为我国放射性废物处置的许可条件,在景象开发、长期演变、坚稳性、不确定性、管理系统等方面加强研究。     

甘肃北山预选区旧井地段断裂的分形特征--中国高放废物处置的潜在场址

以甘肃北山旧井地段的断裂为研究对象,对其进行了分形特征研究。在对该区的TM遥感影像进行线性构造解译的基础上,利用线性构造分布图,使用Box Flex方法,计算了旧井地段断裂的分维值,结果表明,旧井地段断裂具有分形特征,且分维值为1．466,在工程岩体质量分级中属于“好”的级别。通过此项研究,初步建立了旧井地段断裂分形特征的研究方法,评价了该地段花岗岩的岩体工程质量,为高放废物处置库的选址和场址评价提供了基础资料。     

高放废物地质处置黏土岩处置库围岩研究现状

世界上很多国家都对处置库的可能围岩进行了详细研究。通过对比,认为花岗岩、黏土岩、岩盐比较适合作为处置库围岩,而黏土岩由于具有自封闭性、渗透率低等其他岩石类型不可比拟的优点,因而将黏土岩作为高放废物地质处置库围岩越来越受到各国的关注。文章同时介绍了瑞士、法国、比利时等国家在黏土岩中所进行的大量研究,均认为在黏土岩中处置高放废物和乏燃料是安全的。文章还对黏土岩处置库概念设计、黏土岩处置库围岩地下实验室研究,以及我国开展黏土岩处置库研究的意义等进行了综述。     

国内放射性废物体性能表征实践及问题建议

介绍了国内近地表处置的低、中水平放射性废物水泥固化体性能表征的实践和经验,结合国外良好的实践和监管要求,分析了国内现有表征技术及表征要求中的不足,提出了相应的建议。     

The effect of organic retarders on grout thickening and setting during deep borehole disposal of high-level radioactive waste

Deep borehole disposal (DBD) is being increasingly seen as a viable and potentially superior alternative to comparatively shallow mined repository concepts for disposal of some high-level radioactive wastes. We report here details of proof-of-concept investigations into the use of cementitious grouts as sealing/support matrices for use in low temperature DBD scenarios. Using the cementitious grout to fill annular space within the disposal zone will not only support waste packages during placement, but will also provide a low permeability layer around them which will ultimately enhance the safety case for DBD. Grouts based on Class G oil well cement are being developed. The use of retarders to delay the accelerated onset of thickening and setting (caused by the high temperature and pressure in the borehole) is being investigated experimentally. Sodium gluconate and a polycarboxylate additive each provide sufficient retardation over the range 90–140 °C in order to be considered for this application. Phosphonate and sulphonate additives provide desirable retardation at 90 °C. The additives did not affect grout composition at 14 days curing and the phases formed are durable at elevated temperature and pressure.     

低中放废物处置FEPs清单建立的方法研究

识别所有影响处置场长期安全的有关因素,即特征(Features)、事件(Events)和过程(Processes)(FEPs),是处置场安全全过程系统分析的关键过程之一。我国目前低中放固体废物处置场环境影响评价中未开展低中放处置场的FEPs识别和景象开发。本文拟以某处置场为例,对如何建立我国的低中放废物处置FEPs清单进行了初步的探讨。     

高放废物处置库近场裂隙水流-传热-处置室间距相互作用的三维数值分析

为研究高放废物地质处置库近场裂隙水流-传热-处置室间距的相互作用机理,采用3DEC软件计算裂隙水流-传热-处置室间距相互作用对处置库近场温度分布影响。结果表明:(1)在处置室间距相同条件下,流动的裂隙水显著改变了处置库近场温度场,使岩体温度降低,缩短模型达到稳态所需要的时间。(2)处置室间距增大,温度叠加效应减弱,处置库近场温度越低,并且废物罐表面膨润土温度越低,裂隙出水口水温越低,模型达到稳态所需要的时间越短。(3)水平和垂直裂隙水流共同传热使处置库近场裂隙水流下游区域温度显著高于裂隙水流上游区域。(4)处置室间距为6 m和8 m时,水平裂隙出水口水温高于垂直裂隙,处置室间距为10 m时,水平裂隙出水口水温低于垂直裂隙。     

论高放废物地质处置库围岩

介绍了各国高放废物处置库的围岩类型,讨论了花岗岩、黏土岩、塑性黏土、凝灰岩和岩盐的基本特征及其工程特性。综合对比了各类围岩的有利条件和不足。研究表明,以花岗岩和黏土岩为围岩的处置库均能满足长期安全要求。针对中国花岗岩、黏土岩、凝灰岩、岩盐和黄土的分布特点,提出中国宜选择花岗岩为主攻方向,同时也可探讨选择产状平缓、厚度稳定的黏土岩的可行性。     

中国高放废物地质处置研究进展:1985～2004

如何安全处置高放废物是核工业可持续发展面临的挑战性问题。我国的高放废物深地质处置研究从1985年开始，提出的计划目标是：于21世纪中叶建成我国高放废物地质处置库，处置的对象是玻璃固化块、超铀废物和部分乏燃料，处置库为竖井一坑道型，候选围岩为花岗岩，位于饱和带中。在1985～2004的20a中，我国高放废物地质处置研究取得了进展，已确定我国高放废物最终处置走“深地质处置”，并且是“三步曲”式的技术路线，即处置库选址和场址评价一地下实验室一处置库。经过全国筛选对比，已初步选定甘肃北山地区为重点预选区，该区地处戈壁，地壳结构完整，地壳稳定，人烟稀少，地质条件和水文地质条件均有利。20世纪90年代初期，开展了地下实验室的选址工作，初步选择了北京郊区2处地点为我国高放废物地质处置“普通地下实验室”的场址。已确定使用膨润土作为处置库的回填材料，并初步确定内蒙古高庙子膨润土为我国高放废物处置库的首选缓冲回填材料。对膨润土的矿物学、岩土力学、物理力学性质和热学性质进行了研究。已获得一批放射性核素(主要是Np、Pu、Tc)在北山花岗岩和膨润土上的吸附分配比、扩散系数和弥散系数等参数，建立了低氧手套箱和模拟处置库温度、压力和氧化一还原条件的小型实验装置。高放废物中的关键核素的化学行为研究也取得进展。花岗岩接触带核素迁移、铀矿床中超铀元素迁移、青铜器腐蚀等天然类比研究取得了成果。还开展了高放废物地质处置系统总性能评价源项和生物圈模式的调研。概念设计研究仅在20世纪90年代初开展了部分研究。从1999年开始，与国际原子能机构开展了2期高放废物地质处置技术合作项目，极大地提高了我们的技术水平。20a的科研工作为我国在21世纪完成高放废物地质处置奠定了一定基础。     

A comparative study of engineering options for the disposal of high-level radioactive waste with regard to thermal effects and chemical degradation

The disposal of high-level radioactive waste in deep geological repositories requires stable and foreseeable physical conditions over very long time scales. During this period, the chemical stability of both the natural and the engineered barriers is governed by thermally activated processes. These in turn are driven by the heat pulse generated by the nuclear decay of waste products. The technical concept to cap the temperature peak in the repository is thus an important aspect for the proof of safety of disposal facilities. It is shown that densely stocked repositories, as currently foreseen in several countries, do not necessarily represent the optimal choice with regard to temperature effects, long-term reaction kinetics and chemical degradation of components. It is suggested that the optimization of the temperature peak rather than the fulfillment of cut-off conditions for peak temperature should be a cardinal issue in engineering concepts.     

高放废物地质处置北山预选区芨芨槽岩块地质特征

芨芨槽岩块是高放废物地质处置北山预选区新场地段中有利候选岩块之一.以高精度卫片解译、野外踏勘、地表工程揭露和节理测量为主要手段,对此岩块的岩石、断裂、节理带和节理等地质特征进行了详细调查和研究.芨芨槽岩块的主岩岩石类型单一,为黑云母二长花岗岩;后期有煌斑岩脉和石英脉贯人.断裂以NE向为主,共7条;多数断裂分布于岩块东西两侧边界,而岩块内部只有2条断裂.节理带以NW向为主,长度大于1 km的有8条.据统计,岩块中节理有4个优势组,各优势组的产状和间距分别服从正态和负指数分布,节理平均间距为1.2～1.6 m.断裂对节理的影响范围小于100 m.此项调查和研究为处置库选址、性能评价和设计提供了必要的基础资料.     

放射性废物近地表处置设施的应急管理研究北大核心CSCD

放射性废物近地表处置设施是放射性废物处置设施的一种。根据核安全法,该类设施内发生的放射性事故属于核事故范畴,考虑到该类事故具有辐射事故特征,建议其场内应急预案参照核设施核事故应急预案进行编制,其中应急体系按照核设施核事故进行管理,如应急组织体系、应急报告制度、应急设施等,但在事故分级上采用辐射事故分级原则。