7 放射性废物管理

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放射性废物有哪些类型？它们是如何产生的？

放射性废物的三种主要类型是低放废物、中放废物和高放废物。根据美国核管理委员会的定义，低放废物“包括那些已经被放射性材料污染的物件或者因暴露于中子辐射而具有放射性的物件”。这些废物通常由发射真正低剂量电离辐射的材料组成，如保护鞋罩、医用试管、拖把、抹布、注射器和被污染的实验室动物尸体。但是，不管名称如何，低放废物也可能由一些高放射性的材料组成——特别是核电厂反应堆压力容器内部的零件。美国以外的许多国家常常把来自反应堆容器的材料称作中放废物，这些可能包括过滤出来的离子交换树脂、过滤出来的沉渣、沉淀物、蒸发器浓缩液、焚烧炉灰渣和燃料包壳。

通常，产生低剂量辐射的低放废物可以在现场存放地衰变，现场存放地是指废物产生地点的存放地。中放射性废物则需要与环境隔离更长时间，使得放射性衰变充分进行。短时衰变材料的典型半衰期小于30年。低放废物常常在积累到足够数量后被运送到具有许可证的低放废物处理场。在运送过程中，必须使用政府批准的容器，这些容器要满足安全和安保要求。

高放废物是由反应堆内部的裂变反应产生的。这些废物的许多成分在短时间内衰变——从几秒到几天，而剩余下来的废物则要持续衰变几十年，甚至长达几万年。由于具有非常强的放射性，处理高放废物需要采取特殊的步骤并做好足够的屏蔽工作，以保证工作人员和公众的健康。

乏燃料的典型成分是什么？

每18个月到24个月，燃料组件要从商业轻水反应堆中移走。被移走的材料称作“乏燃料”“辐照燃料”“已用燃料”，在这里为了统一，选用“乏燃料”一词。一个乏燃料组件约由质量比为95.6%的铀、0.9%的钚、0.1%的少量锕系元素(例如，镅、锔和镎)，以及3.4%的裂变产物构成，裂变产物是从铀和钚的裂变中产生的。回忆一下第1章中讲的，裂变产物的一个原子的平均质量是一个铀或钚原子质量的一半。实际上，裂变产物的质量分布是这样的，大约有一半的原子质量略小于铀或钚原子质量的一半，另一半裂变产物的原子质量略大于铀或钚原子的质量。通常情况下，98%～99%的铀是不能裂变的铀-238，剩下来的几乎都是易裂变的铀-235。最近，使用高燃耗燃料的实践表明，这种燃料比普通燃料更容易使铀-235裂变，这样一来，乏燃料中铀-235的质量分数就会减小到1%以下。这种做法提高了铀资源的利用率，但是会使得乏燃料的储存更具挑战性，因为乏燃料含有更多的高放射性裂变产物。