将高放废物深埋地下科学“挖坑”精妙绝伦

高放废物的全称是“高放废物”，是一种对环境潜在危害极大的放射性废物。其中，“高水平”是指核工业产生的放射性废物99%属于中低水平废物，经过一段时间后其放射性会衰减到无害水平，只有剩余的1%属于高水平废物。

近日，中国国家原子能机构总干事张克俭与国际原子能机构总干事格罗西共同见证了国际原子能机构与中国核工业集团公司北京地质研究所(以下简称核地质研究所)签署协议，在核地质研究所设立国际原子能机构高放废物地质处置协作中心。

这是国际原子能机构在全球设立的首个高放废物地质处置协作中心。中心正式成立后，双方将以中国北山地下实验室(以下简称北山地下实验室)为重要平台，共同开展高放废物地质处置技术研究。

高放射性废物的“前世”

需要如此小心处理的高放射性废物到底是什么？

核研究院副院长、北山地下实验室总设计师王驹介绍，高放废物的全称是“高放废物”，是一种对环境具有巨大潜在危害的放射性废物。其中，“高水平”是指核工业产生的放射性废物99%属于中低水平废物，经过一段时间后其放射性会衰减到无害水平，只有剩余的1%属于高水平废物。如果高放射性废物不能得到合理、安全的处置，将会对人类的生存环境造成很大的影响。

高放射性废物大部分来自核电站的乏燃料，即达到设计燃料消耗量后，对用过的核燃料进行后处理或直接处置，以及其他国防和军事设施。其特点是放射性核素含量或浓度高，毒性大，发热，核素寿命长，半衰期长。“长半衰期”是指消除高放射性废物的放射性需要很长时间。

“高放废物地质处置是核工业产业链的最后一环，也是国际社会共同关注的重要环节。”王驹强调。

关于高放射性废物安全处置这一世界性难题，科学家们提出了“空间处置”、“岩石融化处置”和“深海处置”等多种方案。但由于安全、环保、可行性、成本等方面的考虑，这些方案要么处于研究阶段，要么搁浅甚至被禁止。比如深海处置就是将高放射性废物倾倒在固定海域，利用海洋的稀释、自我修复和调节能力，隔离核废料的放射性。然而，由于无法全面评估其对海洋环境的影响，这种方法在国际社会上存在争议。根据《伦敦倾废公约》1《巴塞尔公约》等国际公约，从1993年开始被世界各国全面禁止。

核研究所的刘旭东博士告诉记者，经过全世界科学家数十年的研究和探索，国际公认的高放废物处置方案是将高放废物地质处置在地下几百米的稳定地质体中。

“现在说到高放废物的处置，大部分都在讨论高放废物的地质处置。”刘旭东进一步解释说，“地质处置是指将高放废物深埋在距离地表深度约500-1000米的储存库中，通过多种特定病原体游离，消除有害核素对生物圈的不利影响。在未来各种演化场景和不确定因素的影响下，处置库必须容纳和隔离一万年以上的有害核素，以确保长期安全，满足监管要求。”

通俗地说，高放废物的地质处置就是挖一个很深的“坑”，把高放废物埋起来。但是坑在哪里挖，挖什么样的坑，怎么挖，怎么埋，埋了以后如何保证它的长期安全？这是很有学问的。

为了找到北山的理想选址，核地质研究所高放废物地质处置研究团队奋斗了35年。

1985年，我国高放废物地质处置研究开发的起点。2011年，国防科技局和环境保护部联合召开专家评审会议，确定甘肃北山可作为中国高放废物处置库首个预选区。

为什么甘肃北山成为第一个预选区？

王驹告诉记者，一个合适的“坑”应该考虑很多因素。从单一的地质角度来看，该区域应具有平缓的地形和稳定的地壳，还应具备地表水系统不发育、地下水较差、岩体完整、岩体工程质量优良、工程地质条件适宜等有利条件。“这一切都是为了更好地‘关闭’高放废物。例如，如果地壳稳定，地下储存库就不会有大的噪音和损坏。同时，地表水和地下水容易渗透和侵蚀地下储存库，因此干燥缺水的自然环境非常重要。”王驹说。

同时，高放废物的“安全屋”需要综合考虑经济条件和社会影响。该区域应尽量地广人稀，交通便利，无耕地，动植物资源和矿产资源贫乏，避免影响未来区域经济社会发展。

甘肃北山是符合这些条件的“理想”地区。在北山，团队通过钻探获得了大量极其完整的岩心。国内外同行一致认为，北山新场遗址是目前世界上高放废物处置场中围岩最完整的花岗岩遗址。