我國核電放射性廢物及其處置現狀分析

高彥鋒,石西森,呂 鋼

(中核清原環境技術工程有限責任公司，北京 100037)

放射性廢物，是指含有放射性核素或者被放射性核素污染，其放射性核素濃度或者比活度大于國家確定的清潔解控水平，預期不再使用的廢棄物。放射性廢物的典型特征持續時間長，可達萬年量級，且不可逆，只能采用包容、隔離和阻滯等處置方法，使其中的放射性核素無法進入人類可接近的環境，直至衰變到可接受的安全水平。它是核工業科研生產活動不可避免的伴生物。

目前，我國軍工放射性廢物在國家財政的支持下開展處置場的建設，能夠安全高效解決軍工放射性廢物處置需求。隨著核電的快速發展，我國核電產生的放射性廢物越來越多。據統計，截至2019年年底，我國大陸核電產生的放射性廢物量近2萬m3，已處置量不足0.2萬m3；大量核電廢物處于暫存狀態，部分核電廢物處于超期暫存。我國核電放射性廢物處置問題越來越受到廣泛關注。

本文在介紹我國核電放射性廢物現狀和處置進展情況的基礎上，進一步探討分析我國核電放射性廢物處理處置未來發展中可能出現的問題，借鑒國外成功做法，結合國內已有實踐經驗，提出合理化建議。

1 核電放射性廢物現狀

自1991年12月15日秦山核電廠投入運行以來，截至2020年4月，我國大陸在運核電機組共計47臺，在建核電機組達15臺。目前，我國核電廠主要分布在浙江、廣東、福建、江蘇、遼寧、廣西、山東等省份，其中浙江、廣東、福建三省為我國的核電大省，三省在運核電機組共33臺。

1.1 核電廢物來源

核電站產生的放射性廢物，分為核電站運行期廢物和核電站退役產生的廢物；核電站運行期廢物來自于核電廠的運行和維修過程中的樹脂、防護用品等，分為高放廢物和低放廢物，具體如圖1所示；核電站退役產生的廢物，分為低放廢物和極低放廢物。低放廢物一般采用近地表處置。

圖1 核電站運行期廢物分類示意圖Fig.1 Schematic diagram of waste classification during operation of nuclear power plant

1.2 核電廢物量估算

核電廢物的產生量不僅與機組規模相關，同時還與機組堆型、廢物減容水平、管理水平相關。我國已建或擬建的核電機組機型種類繁多、各堆型服務壽期不同，再循環、再利用水平以及減容措施、管理水平差異，造成產生的廢物量、類型、核素組成有一定差異，對各核電廠廢物產生量作一個較確切的預測難度較大。

1.2.1 運行廢物估算原則

根據核電廠的經驗，在正常運行階段的放射性廢物產生量可以按照兩種不同方式進行估算：一是按年均實際產生量對機組的廢物量進行估算，目前年均廢物量50～100 m3；二是對新建核電機型的廢物量按照設計值和預期值估算(即運行的前5 a和退役前5 a按照設計值估算，中間運行階段按照預期值估算)[1]。按照我國核電放射性廢物最小化要求，在不考慮機組堆型等差異情況下，單臺百萬千瓦級壓水堆機組年均廢物量50 m3考慮。

1.2.2 退役廢物估算原則

對于退役期廢物，每臺核電機組退役時產生的廢物量與其運行歷史、事故工況、退役技術水平、管理水平等因素密切相關。目前，世界各國已退役的核電機組退役廢物量在不同國家間、甚至在同一國家內都差別較大。根據國外的相關經驗，每臺核電機組退役時將產生約7000 m3放射性廢物[1]。同時，根據國外核電機組退役經驗，核電機組退役一般就地安全貯存一段時間后再開展拆除退役工作[2]，考慮10年就地安全貯存后，20年完成機組退役。

1.2.3 廢物量估算

考慮核電機組延壽因素，2050年前不會產生退役廢物。按目前在運、在建機組共62臺計算，全國每年產生的低放廢物量約3100 m3，累計低放廢物總量約10萬m3；如果按有關機構預測的2035年全國核電總規模1.5億kW推算，按照每年新建6臺機組考慮，至2050年在運機組將達到128臺，屆時核電低放廢物每年產生量會達到6300 m3，低放廢物累計總量將接近17萬m3。

2050年后陸續有核電機組退役，2100年以后退役產生的低放廢物數量將大幅增加，預計2100年累計廢物量約54萬m3，2125年累計廢物量達到100萬m3。見圖2。

圖2 我國大陸核電廢物量估算年度分布圖(按2035年全國核電總規模1.5億kW)Fig.2 Estimated annual distribution of radioactive waste quantity in Chinese mainland (based on 150 GWe of the total installed capacity of nuclear power in 2035)

1.3 核電廢物處置情況

目前，核電所產生的放射性廢物量約2萬m3，主要在核電廠內暫存。2017—2019年，秦山核電基地1 985.19 m3廢物運至西北低中放固體廢物處置場處置；截至2019年年底，廣東北龍低中放固體廢物處置場已接收大亞灣核電和嶺澳核電廢物約2526.44 m3。近兩年，部分核電站可燃放射性廢物已陸續外運至西北地區集中暫存，后續擬采取集中焚燒處理方式。

2 我國處置現狀

1992年，國務院頒布“關于我國中、低水平放射性廢物處置的環境政策”(簡稱45號文)，提出：核電站產生的中、低水平放射性廢液固化體和中、低水平放射性固體廢物的暫存年限暫定為5年；建造區域性中、低水平放射性廢物處置場；中國核工業總公司負責中、低水平放射性廢物區域處置場的選址、建造和運營[3]。

1995年，中國核工業總公司根據45號文成立了中核清原環境技術工程有限責任公司，專業從事放射性廢物處置業務。在原國防科工委接管中國核工業總公司的政府職能后，中核集團不再履行在放射性廢物處置場選址、建造和運營等方面的職責。

隨著我國核電事業快速發展，核電廢物日積月累，核電放射性廢物處置問題日益受到廣泛關注。為解決核電廢物處置問題，保障核電可持續發展，近期，國家提出“區域處置”與“集中處置”并行的處置政策。

2.1 現有處置設施情況

我國現有三個近地表處置場，分別為西北低中放固體廢物處置場，廣東北龍低中放固體廢物處置場，飛鳳山低中放固體廢物處置場(見表1)。

表1 我國現有近地表處置設施一覽表Table 1 Near-surface disposal facilities in operation in China

2.2 區域處置推進情況

我國原計劃在華南、華東、西北及西南等地區建立區域性處置場用來處置區域內低放廢物，但實際進展不理想。1992年區域處置政策中傳統意義上的“區域”劃分已與目前核電廠址格局形成了一定程度的不協調[4]，為此，國家相關部委提出在核電大省建設處置場。近年來，有關單位正在浙江、福建、廣東、遼寧等省份積極推進處置場相關工作。

2.3 集中處置進展

甘肅省是我國重要的核工業基地，民眾對核工業有著深刻理解和大力支持，發展核產業有良好的社會基礎。甘肅也是國內目前唯一以立法方式明確愿意接收外省市放射性廢物的地區，政府一直積極扶持核產業。中核集團通過場址比選，確定金塔一處場址適宜建設百萬m3處置容量的處置場，甘肅省近期已經明確表態支持。

3 核電廢物處置現狀分析

當前，國家已提出區域處置與集中處置并行的政策，對于解決核電放射性廢物處置有明顯的促進作用。根據我國核電發展規劃，結合核電廢物現狀、廢物量估算以及目前處置場建設布局，核電廢物處置仍會面臨一些問題。

3.1 核電廢物主要集中在退役階段，處置布局應與廢物處置需求協調

根據核電廢物量估算，我國核電廢物量明顯劃分為三個階段：

第一階段是2050年前，在此階段無退役產生的廢物，本階段廢物年產生量在2350～6300 m3范圍內，至2050年累計廢物量在10萬～17萬 m3。

第二階段是2050年至2100年，在此階段，核電機組逐步退役，年產生廢物量有明顯變化，至2090年左右，部分機組完成退役后，年產生廢物量下降。此階段廢物年產生量在6000～9000 m3范圍內，至2100年累計廢物量達到約54萬m3。

第三階段是2100年后，此階段大量核電機組進入退役階段，年產生廢物量呈上升趨勢，此階段廢物年產生量在6500～33 000 m3范圍內，至2125年累計廢物量達到約100萬 m3。

整體而言，我國核電廢物在運行階段整體廢物量較小，大量核電廢物產生于退役階段。

以現有處置場為例，在單臺吊車碼放400 L標準廢物桶時，能夠實現年均處置量7000 m3?？梢?，建設一座足夠容量的處置場，并適時增加吊裝碼放設備，能夠滿足我國核電廢物處置需求，一段時期內，集中處置可能是主要解決方案。當然，考慮到退役中廢物量大、非標大件等，不宜長距離運輸轉移，適當時機可考慮在核電集中區域建設處置場。

相關研究表明，單位體積廢物處置成本與處置量并非線性變化，如圖4所示，在年均處置廢物量500 m3以下時，單位體積廢物處置成本高企，在年均處置廢物量超過500 m3時，單位體積廢物處置成本變化趨于平緩。因此，處置場布局時有必要考慮在廢物處置需求有限的情況，應避免處置場“遍地開花”，造成處置成本高企，通過控制處置場數量，既可實現保障核電廢物處置，也能減少對土地資源的長期占用。

另一方面，廢物處置具有公益性和長期安全責任，即便是近地表處置，也需考慮300年長期安全，應切實保障安全責任落實。國內外均高度重視廢物處置安全，對處置場運營單位有專業要求、財務要求。在處置資源有限的情況下，適宜集中專業資源，對處置場專業化管理，保障處置長期安全(見圖3)。

圖3 單位體積廢物處置成本與年處置量關系示意Fig.3 Relationship between waste disposal cost per unit volume and annual disposal capacity

3.2 依托處置場建設集中處理設施的探討

國外低放廢物處理模式主要有兩種。一是隨堆建設處理設施，對可以在廠內處理的廢物進行處理。對于廠內不能處理的廢物，送至專業處理廠處理，例如，捷克的Dukovany核電廠將可壓縮廢物送至斯洛伐克進行超壓處理，將可燃廢物送至瑞士的Studvisk焚燒處理，美國部分核電廠將放射性廢樹脂送至Erwin進行集中處理。二是集中式廢物處理中心，中心建設有多種先進高效的處理設施，可對區域內產生的多種廢物進行集中處理。例如，美國橡樹嶺集中式廢物處理中心可對區域內的低放廢物進行超壓、焚燒、金屬熔融等處理[5]。

隨著放射性廢物處理技術的發展，在已有核電中采用新的放射性廢物處理技術改造成本高，且單一核電內廢物量小，如建設焚燒、蒸汽重整等設施，存在設施開工率低、運行不經濟等缺點，借鑒國外經驗，可采用依托處置場建設集中處理設施的方式。

對于集中處理，涉及未整備廢物的長途運輸，需要妥善解決廢液、樹脂等廢物的運輸容器及運輸許可等放射性廢物轉移問題。

3.3 核電廢物處置資金保障及費用管理機制缺失

《核安全法》第四十八條規定：“核設施營運單位應當按照國家規定繳納乏燃料處理處置費用，列入生產成本。核設施營運單位應當預提核設施退役費用、放射性廢物處置費用，列入投資概算、生產成本，專門用于核設施退役、放射性廢物處置。具體辦法由國務院財政部門、價格主管部門會同國務院核安全監督管理部門、核工業主管部門和能源主管部門制定?！?/p>

目前，國家已設立乏燃料處理處置基金，《核電廠建設項目經濟評價方法》 (NB/T 20048—2011)中要求核電廠建設項目經濟評價中計入核電廠的“中低放廢物處置費”和“退役基金”，我國對放射性廢物處置資金保障方式類似于美國，由放射性廢物產生單位自行管理，但取費標準、監督管理辦法有所不足。

相比于其他核設施，放射性廢物處置設施放射性廢物處置需考慮長達數百年甚至千年監護，需要大量投資，但不產生經濟效益，具有較明顯的公益性質，合理及穩定的資金保障有利于保障放射性廢物長期安全。

同時，需要注意的是，處置費用除了考慮處置場建設和廢物處置作業所需費用、長期安全監護費用，還需考慮場址情況動態開展有關環境評價、安全分析、關閉策略等工程試驗等研究費用、公眾宣傳費用及生態補償費用等。

3.4 公眾宣傳和科普力度不夠

公眾溝通是全世界核工業發展面臨的共同問題。由于公眾對放射性廢物理解不夠，或者夸大放射性危害等原因，“鄰避效應”成為放射性廢物處置設施選址的重要制約因素，甚至導致放射性廢物處置設施“流產”，比較典型的是，韓國自1986年開始中低放廢物處置場的選址工作，至2004年間，歷經9次選址失敗，原因主要是公眾對處置設施的安全不放心，對政府及核工業部門提出的激勵措施缺乏信心等。

我國多年來在核電科普與公眾溝通上開展了卓有成效的工作，但在放射性廢物管理方面，宣傳力度不夠，尤其是放射性廢物處置安全性、長期安全責任等方面，造成公眾、地方政府甚至一些業內人士對放射性廢物處理處置存在誤解，不利于放射性廢物管理。公眾宣傳力度不夠也成為我國放射性廢物處置能力建設推進緩慢的重要因素。

4 建議

近期，國家針對核電廢物處置制定了區域處置與集中處置并行的政策，極大推動了核電廢物處置。同時，核電廢物處置在合理布局、資金保障、公眾宣傳等方面仍面臨問題，為解決上述問題，建議：

一是提高對放射性廢物處置的認識。放射性廢物處置與危廢處置存在差別，放射性廢物處置在設施關閉后，仍需數百年以上的安全監護，相比運行安全，更應關注關閉后長期安全及安全責任的落實。

二是根據核電發展規劃及處置需求，合理布局和建設處置場和處理設施，控制處置場數量，優化場址資源和專業資源利用。核電廢物年均產生量有限，大量廢物集中在退役階段，核電運行階段廢物處置宜以集中處置為主，大量機組退役時，適當建設區域處置場滿足退役廢物處置需求。同時，依托處置場建設集中處理設施，有利于廢物最小化。

三是完善放射性廢物處置資金保障制度。建立健全放射性廢物處置費用管理辦法，為放射性廢物處置建設、運行、長期監護以及科研、宣傳等工作提供資金保障。具體資金保障方式可以是建立放射性廢物管理基金，也可以明確處置取費標準后，在放射性廢物處置時收取。對于具體取費標準，放射性廢物處置具有公益性質，可采用國家指導價為主，省地區指導價作為補充。

四是建立健全放射性廢物轉移管理相關辦法，包括生態補償辦法以及廢液、樹脂運輸相關許可辦法等。放射性廢物處置涉及到對處置場地長達數百年的占用，應考慮對處置設施所在地的補償，類似生態補償中的禁牧補償；對于廢液、樹脂等廢物，國際上已有較成熟的最小化處理技術，通過完善廢液、樹脂等廢物運輸許可和運輸容器要求，有利于促進廢物集中處理，促進廢物最小化。

五是加強公眾宣傳，正確引導公眾認識放射性廢物處置，提高公眾對放射性廢物處置接受度。國內外經驗表明，現有低水平放射性廢物處置措施是對人類和環境安全的；放射性廢物處置具有公益性質，同時，處置設施運營單位還需承擔放射性廢物處置長達數百年的安全責任。公眾宣傳應加強對放射性廢物處置安全性、放射性廢物處置工作性質的宣傳。