中国高放废物地质处置21世纪进展

21世纪近20年,我国高放废物深地质处置进入了一稳步发展的新阶段,在法律法规、技术标准、战略规划、选址和场址评价、工程屏障研究、处置库和地下实验室概念设计、核素迁移和安全评价研究等方面取得了显著进展。其主要亮点包括颁布了《中华人民共和国放射性污染防治法》和《中华人民共和国核安全法》,制定了《高放废物地质处置研究开发规划指南》,颁布了《高放废物地质处置设施选址》核安全导则,确定了2020年前开工建设地下实验室、2050年建成高放废物处置库的目标,甘肃北山预选区被确定为我国高放废物地质处置库首选预选区,建立了场址评价方法技术体系,确定了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,建立了我国首台缓冲回填材料热 水-力-化学耦合条件下特性研究大型实验台架（China-Mock-Up）,获得了一批关键放射性核素的迁移行为数据,开展了初步的安全评价,完成了地下实验室安全技术研究。确定甘肃北山的新场为我国高放废物地质处置地下实验室的场址。2019年5月6日,国家国防科工局批复中国北山高放废物地质处置地下实验室工程建设立项建议书,标志着我国高放废物地质处置正式进入地下实验室阶段。这一系列工作进展和取得的成绩为我国2020年开工建设地下实验室、掌握高放废物地质处置技术奠定了坚实的基础。     

我国高放废物地质处置研究

文章提出我国高放废物地质处置拟采用处置库选址和场址评价-特定场址地下实验室-处置库“三步曲”式技术路线。计划目标是于2030∽2040年前后建成我国的高放废物地质处置库。处置对象是玻璃固化块、超铀废物和部分乏燃料，处置库为竖井-坑道型，候选围岩为花岗岩，位于饱和带中。已初步选定甘肃北山地区为重点预选区。该区地处戈壁，地壳稳定，人烟稀少，地质条件和水文地质条件有利。现已试验获取预选区大量深部地质环境参数。确定使用膨润土作为处置库的回填材料，已获得一批放射性核素在花岗岩和膨润土中的吸附、扩散数据，建立了模拟处置库温度、压力和氧化还原条件的实验装置。高放废物地质处置场址评价、放射性核素地球化学行为、回填材料研究和环境评价研究正在深入进行，并与国际原子能机构等进行了卓有成效的合作。     

一些国家高放废物地质处置安全评价介绍

本文介绍了高放废物地质处置的安全目标及其准则，并介绍了比利时ＢＯＯＭ粘土高放废物处置性能和安全评价，以及美国玄武岩高放废物处置安全评价的方法和瑞典花岗岩高放废物ＷＰＣ处置方案的安全分析。对我国高放废物地质处置安全评价工作提出了一些建议     

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。     

高放废物处置库深部地质特征研究

为查明高放废物处置库深部地质特征,采用大地电磁法、可控源音频大地电磁法以及高精度磁法进行综合地球物理勘探与资料解译,得到6条测线的综合地球物理成果解译图。根据成果解译图的异常特征,推断出研究区花岗岩体受南北两侧两条近东西向断裂F1、F2控制,破碎带分布较宽,断层充填高热蚀变物质,岩体内部无明显断层发育。     

巴音戈壁盆地塔木素地区黏土岩地质特征研究

黏土岩是高放废物地质处置库重要的候选围岩之一。通过野外地质勘查,查明塔木素地区黏土岩产状平缓、分布广泛、沉积环境稳定。采用薄片鉴定、X射线衍射及扫描电镜分析等方法,研究了该地区黏土岩的岩石学和矿物学等特征,结果表明,岩石具泥质结构、致密块状构造,黏土矿物主要为高岭石、伊利石等。研究初步认为该地区黏土岩基本满足高放废物地质处置库围岩的要求。     

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。     

高放废物地质处置安全评价准则研究

本文从安全评价的原则和目标出发,研究分析了地质处置安全评价工作开展的步骤和方法,提出了安全评价准则指南建议。     

人物介绍--郭永海

郭永海,高级工程师(研究员级),博士,博士生导师,学科带头人,1957年2月生,吉林省梅河口市人。1982年毕业于原长春地质学院,1994年在中国地质大学(北京)获得博士学位,自1994年南京大学博士后流动站出站以来,一直在核工业北京地质研究院工作。     

高放废物处置库选址中的水文地质特性评价

根据国内外研究经验,综述高放废物地质处置库选址不同研究阶段水文地质特性评价的方法和作用,并将评价方法分为区域、地区和场址3个阶段水文地质调查来讨论。同时,介绍了我国高放废物地质处置场地水文地质特性评价研究现状。     

北山预选场区未来人类活动辐射环境评估

通过分析计算高放废物地质处置库关闭后,人类未来活动深井取水情景下,附近居民的受照剂量,得出在处置库系统保持稳定及屏蔽作用有效时,居民在围岩外深井取水,接受到的处置库泄漏核素所致剂量的最大值之和为0.522μSv/a,辐射环境影响可接受。     

高放废物地质处置北山预选区算井子花岗岩体地质特征

为评价高放废物地质处置北山预选区算井子地段的地质条件适宜性,重点对该地段内的花岗岩体开展了遥感解译、地质调查、地球物理探测和钻孔勘察等处置库场址的区域调查工作,获得算井子岩体的规模、岩性和断层等地质信息,基本掌握算井子岩体的地质特征,为地段的比选和该地段内处置库场址的圈定提供了地质资料。区域调查结果显示：算井子花岗岩体的地表出露面积约176 km²,地球物理探测的岩体推测深度约2 000 m,钻孔验证的岩体实际深度不少于600 m。该岩体的岩性以中粗粒块状花岗闪长岩为主。岩体中共识别出9条断层,按走向可分为NE向和NW向两组。由这两组断层切割而成的地表面积最大的岩块约46 km²。算井子岩体具备岩体规模较大,地质条件简单,岩性单一,岩体内部断层较少等非常适宜高放废物地质处置的地质条件。     

人物介绍——邵飞

邵飞,男,汉族,1963年8月生,江西省都昌县人,高级工程师(研究员级)。1983年毕业于华东地质学院地质系水文地质专业,获学士学位,2007年获中国地质大学(武汉)环境工程专业博士学位。现任     

国际原子能机构首个高放废物地质处置协作中心在中国成立

记者从国家原子能机构获悉,10月12日,中国国家原子能机构主任张克俭和国际原子能机构总干事格罗西以视频会议形式,共同见证国际原子能机构与中核集团核工业北京地质研究院签署协议,指定中核集团核工业北京地质研究院为“国际原子能机构高放废物地质处置协作中心”。     

高放废物模拟地质处置研究平台建立、运行及初期成果

高放废物的妥善处置是核能可持续发展的前提,在国际范围内受到高度重视,地质处置是普遍接受的方案.高放废物模拟地质处置研究平台由25套模拟多重屏障系统及其共用的低氧环境构成,可以模拟多种不同处置条件下的核素浸出情况.完成部分系统的装填运行.结果表明,多种元素的浸出受到了多重屏障的抑制,并随着时间的推移浸出浓度趋于稳定;不同的处置温度、玻璃体类型、围岩类型、膨润土含素玻璃粉均对重要核素的浸出有显著影响;多种包装材料的耐蚀性能差异显著.下一步实验中,根据现有的研究结果,对玻璃体、膨润土、包装材料等的装填进行优化,对取样系统进行改进,完善总体的实验方案,研究多种处置条件对元素的浸出影响.     

人物介绍——刘红旭

正刘红旭,男,汉族,1977年3月生,吉林省松原市人,高级工程师,硕士研究生导师、现任核工业北京地质研究院地质矿产研究所副所长。2000年毕业于吉林大学地球科学学院石油与天然气地质勘查专业,获工学学士学位;2003年获核工业北京地质研究院矿产普查与勘探专业工学硕士学位,现为中国地质大学(北京)构造地质学专业在读博士研究生。2011年获核工业北京地质研究院"优秀党员"称号,2013年被中核集团地矿事业部聘为"伊犁基地铀矿资源扩大与评价技术研究"项目总地质师。     

北山地下实验室斜坡道三维地质建模研究

基于KANTAN 3D和SKUA-GOCAD软件,对北山地下实验室斜坡道围岩岩性、节理和断层分布特征等巷道编录资料进行深入解译和分析,探讨建模思路与方法,以期整合各种地质特征,建立直观、科学的地下实验室巷道尺度三维地质模型,为岩石力学分析提供几何框架与地质参数。结果显示：北山地下实验室斜坡道前460 m岩性相对单一,以花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩为主;斜坡道构造建模主要从单节理、节理（蚀变）带和断层（带） 3个影响因素进行考量;节理总体走向以NNE向为主,倾向以SEE向为主,倾角集中在60°～90°之间;共发育4处节理蚀变带,规模小,未延伸至地表。随着地下实验室工程开挖和相关试验数据的不断丰富,对地下实验室斜坡道的地质建模方法和地质认识水平将不断提高,相关成果将为安全评价等研究提供重要基础。     

对高放废物地质处置安全评价研究的讨论

综述了高放废物地质处置安全评价已经取得的进展。说明在ICRP建议的地质处置基本安全要求,IAEA正在研制的地质处置国际安全标准和安全评价方法学,以及各有关国家对地质处置安全评价的研究和实践活动之间,存在着既衔接又互动的关系。讨论了地质处置安全评价的某些研发要点。表明地质处置系统的特征,例如整体性、多重性和互补性、动态性、可预测性、可监控性以及目前正在探讨的可逆转性和可回取性等,对于地质处置安全评价研究具有导向意义。