处理放射性废物有哪些可选储存方式?
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总的原则是尽可能减小与人接触的可能性。照射时间的最小化、离辐射源距离的最大化和确保足够的屏蔽,是辐射防护的三个基础条件。将放射性废物与环境隔离开来,可以通过把它储存在密封良好的容器中实现,这些容器要能够承受攻击和可能发生的压力事件,包括猛烈的大火和意外撞击、强烈攻击等所产生的影响。如上面提到的,存放乏燃料的水池只是提供中间阶段的防护,干燥储存桶可以提供安全可靠的储存长达数十年。 长期来说,储存放射性废物的最佳选择是使用那些地质储层中的地下处理库,这些是深埋在大山或地表下面的。专家设计了多重屏障来防止放射性废物从废物储存地外泄。对于在后处理过程中分离出来的高水平放射性废物,放射性材料被混合和固定在玻璃中,生成了所谓的“玻璃状废物”。这种废物被置于储存罐中,然后这些储存罐被放置到专门存放高水平放射性废物的设施中去。未经后处理的乏燃料被严密地封存在用不锈钢或铜制成的防腐蚀容器之中。然后,这些容器可以存放在很深的地下储存库中。这些地方的地质构造也提供了防止那些可能从容器内泄漏出去的液态放射性材料从储存库外泄出去的天然屏障。尤其是无孔岩石有助于防止液态放射性材料从储存库扩散,这些材料可能从容器中泄漏。另外,防滴水护罩,一种人造的屏蔽壳,能够置于储存库中,防止或者至少减少与乏燃料容器接触的水分。此外,还能用膨润土来做储存库的防渗回填土。 放射性废物的体积是多少?如何与其他工业毒性废物相比较? 与工业产生的毒性废物总体积相比,放射性废物的体积只占很小的一部分。按照世界核协会的估计,核废物占毒性废物总量的比例还不到1%。大约90%以上的放射性废物是低放废物,但是这仅仅只占总放射性的1%。相反,高放废物只占毒性废物的很小一部分,却产生了约95%的放射性总量。全球核电厂每年产生接近200000立方米的低放废物和中放废物,以及大约10000立方米的高放废物,包括乏燃料。一座1000兆瓦电力的典型反应堆,每年产生200~300立方米的低放废物和中放废物,以及20立方米的乏燃料,这些乏燃料的质量约为27吨。它们被放置在储存容器中,体积约为75立方米。如果乏燃料经过后处理,高度放射性裂变产物的玻璃状废物将只有约3立方米,而一个储存罐的容积为28立方米。作为比较,一座1000兆瓦电力的燃煤发电厂,每年将排放400000吨灰渣。 乏燃料池有多脆弱? 美国国家科学院(National Academy of Sciences,NAS)在2004年的一项研究得出的结论是:“对乏燃料池成功发动恐怖袭击,虽然是困难的,但是可能的。”根据这项研究,“如果一次攻击,引起锆包壳起火、蔓延,可能导致的结果是大量放射性材料的外泄。”不过,这种包壳只有暴露在空气中才能燃烧,因此池中的水必须抽干。要这样做,对一个恐怖组织来说是非常有挑战性的。之所以进行这项研究,是因为非政府专家在2003年对这些水池的脆弱性表示了担忧。他们建议把陈旧的乏燃料从水池中移出,放置在干燥的储存罐中,那样看起来更安全。 但是购买一个储存罐并将它装满的成本要100多万美元,需要3~4个储存罐才能容纳一个反应堆废弃的乏燃料。另外,建造放置这些干燥储存罐的设施将产生额外成本。所以,一座核电厂的所有者必须支付潜在的几千万美元来移走已在水池中存放多年的乏燃料,并将它装入干燥的储存罐中。而且,在装入干燥的储存罐时,还会增加工作人员暴露于辐射的风险。美国国家科学院的研究并没有支持这项建议,因为还有不那么昂贵的储存方法可以选用。特别是,这项研究支持重新安排水池中的乏燃料,用较冷的老组件围住更热的、新近被废弃的组件,这样做可以防止火灾蔓延。另外,水喷雾系统可能缓和潜在的脆弱性。但是,要在核电厂进行全面的成本效益分析之后,才能对这个系统做出判断。
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