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鈾礦山場址區(qū)建設低中放廢物處置場可行性探討

文檔作者：郭勝輝，王金明，劉虎平文檔來源：中核第四研究設計工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月30日
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第34卷 第3期
2015年8月
鈾礦 冶
URANIUM M INING AND M ETALLURGY
Vo1．34 NO．3
Aug．2015
鈾礦山場址區(qū)建設低中放廢物處置場可行性探討
郭勝輝，王金明，劉虎平
(中核第四研究設計工程有限公司，石家莊050021)
摘要：指出了我國核電廢物處置面臨的挑戰(zhàn)，介紹了國內外低中放射性廢物巖洞處置現(xiàn)狀及巖洞處置場選址
需重點關注的多方面問題，并對國內鈾礦山場址資源與核電分布情況進行了分析，結合國內外巖洞處置建設經(jīng)
驗，論述了利用國內鈾礦山場址資源建設低中放射性廢物處置場的可行性，在此基礎上提出巖洞處置需重點關
注的問題和后續(xù)所需開展的相關專題研究。
關鍵詞：鈾礦山；低、中放射性廢物；巖洞處置場
中圖分類號：TL 942．21 文獻標志碼：A 文章編號：1000—8063(2015)03—0213一O4
doi：10．13426／j．cnki．yky．2015．O3．O17
我國核電行業(yè)發(fā)展迅速，為國家減少碳排放
量做出了重要貢獻，也取得巨大經(jīng)濟效益。但由
于放射性廢物處置設施建設與核電快速建設的不
配套或不同步，核電站產(chǎn)生的放射性廢物能否得
到及時安全地處置已經(jīng)成為越來越急迫的問題。
我國已建處置場僅有甘肅西北處置場和廣東北龍
處置場；在建的僅有四川飛鳳山處置場，其處置容
量及分布區(qū)域已不能滿足核電廢物處置的需要。
目前，我國已建核電站均分布在沿海，從降低
長途運輸費用、運輸風險和協(xié)調管理難度等方面
考慮，其產(chǎn)生的廢物應盡可能就近集中處置。在
經(jīng)濟較發(fā)達的各沿海省份，人口密集，土地資源緊
張，且受國家土地紅線的限制，采用非巖洞型近地
表處置方式建設處置場在管理協(xié)調及征地等方面
難度較大，因此，在有條件的省份可研究探討在資
源枯竭的鈾礦山場址區(qū)建設巖洞型低、中放射性
廢物處置場。
1 國內外低、中放射性廢物巖洞處置概況
1．1 國外低、中放射性廢物巖洞處置現(xiàn)狀
低、中放射性廢物處置主要采用工程近地表
處置和巖洞處置2種型式_1]。據(jù)統(tǒng)計：截至2011
年，世界上約有160個廢物處置設施，其中巖洞處
置場約占10 ，在歐洲、美洲和亞洲均建有巖洞
處置場。各國已建巖洞處置場的安全評價表明，
巖洞處置場安全性高，尤其是人類闖入的風險極
小 。
國外低、中放射性廢物巖洞處置設施的主要
特性見表1[3]。其中，典型代表有瑞典的SFR處
置庫、芬蘭的Olkiluoto處置庫、韓國月城低、中放
射性廢物處置中心、德國的Morsleben處置庫和
Konard處置庫等。這些國家，由于其國土面積
小、核電機組相對較多、地質條件受限等因素，均
采用巖洞處置方式處置低、中放射性廢物。
表1 國外巖洞處置設施的主要特性
收稿日期：2014—12—24
作者簡介：郭勝輝(198O一)，男，河北隆堯縣人，碩士，工程師，注冊核安全工程師，主要從事核工程、核技術應用、核
三廢處理等方面的研究設計工作。
214 鈾礦 冶 第34卷
Loviisa DT
芬蘭 VU—KAJ
Olkiluoto
VLJ—MAJ
Bratrstvi URAO B
捷克共和國 Richard URAO R
Hostim URAO H
羅馬尼亞 NIPNE DNDR
挪威Himdalen Himdalen
匈牙利 Bdtaapdti Disposal
韓國
瑞典 Forsmark SFR
美國 Waste Isolation Pilot Plant
110
1OO
1OO
30～ 60
30～ 6O
3O
5O
250～ 300
80～ 130~
60~
655
注：1)表中所有巖洞處置設施類型為洞穴；ns為尚無規(guī)定年份。
2)① 為計劃處置容量；② 為海面下深度；③ 為海底下深度。
表1中的德國Morsleben和Konard處置庫
均利用廢棄礦井處置廢物：Morsleben處置庫是
利用廢棄鹽礦接收來自核電站、研究、醫(yī)療和工業(yè)
應用的放射性廢物；Konard處置庫是利用薩克森
州廢棄鐵礦改造成處置庫，只接收極少釋熱的放
射性廢物，其最大容量為303 000 m。，處置巷道的
深度在800～1 300 m 之間_4]。
1．2 國內低放廢物巖洞的處置
目前，我國唯一的低放射性廢物的巖洞處置
設施位于遼寧興城。該處置設施利用某鈾礦山退
役的三工區(qū)廢礦井的+43 m 中段，處置退役鐳廠
的低放射性廢物。所處置的低放射性廢物主要為
已退役鐳廠的低放射性廢物及該鐳廠制備¨ cs源
過程中產(chǎn)生的” Cs殘留污染物，比活度小于3 700
Bq／g，采用Ⅱ型包裝桶做包裝體。該巖洞處置設施
的庫容為12 000 rn3，于1995年獲得國家環(huán)保局的
批復，2000年開始接收鐳廠低放射性廢物，2003年
處置完畢，共處置廢物8 747 m3。預計2015年封
閉洞口并進行長期監(jiān)護[5]。該設施建設、運行及關
閉，為我國后續(xù)建設處置核電廠等核設施產(chǎn)生的低
中放射性廢物的巖洞處置場提供借鑒和經(jīng)驗。
2 選址研究關注重點
2．1 核電廢物
我國已建或擬建的核電站機型種類繁多，有
AP1000、CAPl000、CANDU 、CNP1000、VVER 、
華龍一號、M310等多種堆型，各堆型服務壽期不
同，產(chǎn)生的廢物量、類型、核素組成有一定差異。
根據(jù)我國已運行核電站廢物產(chǎn)生量統(tǒng)計_6]，每臺
機組運行期產(chǎn)生廢物量約5O～114 In。／a。廢物
包裝體類型主要有200 L金屬桶、400 L金屬桶、
C型混凝土桶、HIC、Ⅷ鋼箱等。由于第三代機型
如AP1000機型對廢樹脂采用靜態(tài)熱壓處置工
藝、對化學廢液采用桶內干燥和壓實減容處理工
藝等 ]，預計核電廠部分廢物貨包的活度有可能
達到中等水平放射性廢物等級的上限，在處置時
需考慮中等深度處置，如采用巖洞處置可滿足該
部分廢物的處置要求。
2．2 選址準則
選址應遵守國家相關法律、法規(guī)，符合國家總
體規(guī)劃并與當?shù)匕l(fā)展規(guī)劃相協(xié)調，同時需考慮擬
接收廢物的源項和今后擴建的可能性[8-93。
在滿足上述要求的同時，對巖洞處置場址需重
點關注以下幾個方面[1。。：1)對洞穴和礦井的擴展
前景作出估計；2)圍巖應具有足夠的延伸范圍；3)
充分考慮地下水水文地質條件的適宜性；4)山體完
整，無破壞性地形；5)巖性相對均一完整，無地下
溶洞；6)含水構造、斷層不發(fā)育，避開活動斷層；7)
應避開高壓縮性的淤泥軟土地層；8)避開地應力
過大地段；9)場址區(qū)不能有采空區(qū)和壓覆礦產(chǎn)。
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第3期 郭勝輝，等：鈾礦山場址區(qū)建設低中放射性廢物處置場可行性探討 215
3 利用鈾礦山巖洞處置的可行性
3．1 鈾礦山場址資源概況
中國鈾礦冶工業(yè)起步于2O世紀五十年代末，
近60年來，鈾礦冶企業(yè)在生產(chǎn)期間產(chǎn)生了大量需
要處置的鈾礦冶廢物和污染場所。自上世紀90
年代初至今，已先后對23個鈾礦山項目開展了退
役治理。目前，在役鈾礦19座，分布在廣東、江
西、浙江、湖南、遼寧、河北等多個省份，與我國核
電分布大致匹配，且這些鈾礦大部分將在1O～15
a內開始退役。在鈾礦壽期末期到退役之前這個
階段，礦山將有廢棄的采礦坑道、采場和礦井等可
供選用，且其礦山的輔助配套設施較為完善，生產(chǎn)
機構健全，可以利用礦區(qū)部分輔助設施退役后的
場地，較為適宜建設處置場。因此，這些鈾礦為核
電等的低、中水平放射性廢物處置場的區(qū)域選址、
建設提供了極大的方便。初步列出部分省份可依
托的鈾礦山候選場址，見表2。
表2 部分省份可依托的鈾礦山候選場址
3．2 鈾礦山場址的有利條件
我國鈾礦山多為地下開采形式，根據(jù)其分布，
在既有鈾礦山，又有核電項目建設的省份，將本省
鈾礦山作為低中放固體廢物處置場選址，主要的
有利條件為：
1)利用鈾礦山的場址區(qū)域，解決場址征地難的
問題。這是利用鈾礦山作為處置場最有利的條件。
鈾礦作為國有資源，其開采受到國家的支持和保
護。在未退役之前，其場址資源已經(jīng)得到了明確，
與重新征地相比，可大大降低管理協(xié)調的難度。
2)鈾礦山的已有資源可以得到充分利用。對
尚未退役的鈾礦山，可利用鈾礦山區(qū)域內已有的
供水、供電、分析化驗等條件，其交通條件相對便
利；同時，鈾礦山企業(yè)多年的建設、生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)
了一批核設施安全環(huán)保、放射性監(jiān)管、日常運行管
理等方面的專業(yè)人才，積累了豐富的安全、環(huán)保、
監(jiān)測等方面的管理經(jīng)驗；還有關于鈾礦山的地址、
水文、工程等多種類技術資料可參照。
3)處置場可與鈾礦山的輻射環(huán)境形成一個整
體。鈾礦山具有較好的安全性和隱蔽性，另外，礦
山本身就是一個放射性區(qū)域，在此大輻射場區(qū)內
選址建設處置場，與鈾礦山的輻射環(huán)境形成一個
整體，不增加額外的區(qū)域輻射源。隨著公眾環(huán)保
意識和對環(huán)保要求的提高，鈾礦山巖洞處置這一
優(yōu)越性更顯突出。
4)可與尾礦(渣)庫的安全監(jiān)護同步考慮。核
電低中放射性廢物處置一般需考慮300 500 a的
監(jiān)護期，鈾礦床采冶生產(chǎn)的尾礦(渣)庫，在退役后
也必須長期監(jiān)護，如在鈾礦山區(qū)域建設處置場，可
有效整合后續(xù)監(jiān)護資源，降低后續(xù)監(jiān)管、維護成本。
3．3 巖洞工程實施的可行性
瑞典、芬蘭、韓國等巖洞處置庫成功的建設經(jīng)
驗足以說明建設安全的巖洞處置場是可行的。目
前，我國巖土工程領域內的技術和機具有了極大
的發(fā)展，開挖、支護、灌漿、防水、監(jiān)測等技術已經(jīng)
非常成熟。在高鐵和公路隧道、水電設施隧道、地
鐵、深部采礦等工程的施工中，積累了豐富的工程
實踐經(jīng)驗，尤其是處置場建設重點關注的對地下
水控制的問題，我國已有非常成熟和嚴密的地下
水封堵技術，可以保證坑洞內的高防水性能要求。
針對特定的低、中放射性廢物巖洞處置場場
址，在開展一定的工程科研基礎上，盡可能利用鈾
礦山已有的礦井巷道和采場區(qū)，對其進行適當擴
容設計滿足區(qū)域廢物處置容量要求，完成巖洞處
置場的建設，在工程施工技術上是可行的。
216 鈾礦 冶 第34卷
3．4 鈾礦山場址有待研究的重點問題
根據(jù)國外巖洞處置的經(jīng)驗，處置場場址的選
擇應避免地下水侵蝕，防止放射性核素遷移和彌
散，因此，利用鈾礦山處置同樣需高度關注地下水。
廢舊礦井的處置深度大，人類活動和氣候的
干擾影響小、安全性好，但是仍需重點關注的問題
有：礦井從開采礦石角度設計和開采，水文地質情
況一般比較復雜，地層受干擾情況比較普遍，往往
多裂隙和地下水；礦井設計、建造標準比較低，對圍
巖的破壞較為嚴重，硐室需要整治才能處置廢物；
對于采場區(qū)，如支撐礦柱被開采，該區(qū)域很難再利
用；處置區(qū)不能有壓覆礦產(chǎn)且下方不能有采空區(qū)。
3．5 小結
綜上所述，利用鈾礦山場址建設廢物處置場，
利弊并存。在鈾礦山區(qū)域建設處置設施時，應因
地制宜，在避開地下水、采空區(qū)和壓覆礦產(chǎn)的同
時，采取必要的工程措施消除或降低上述不利因
素的影響，使其技術上可行，經(jīng)濟上合理。
4 結束語
我國長期倡導并堅持放射性廢物區(qū)域處置政
策，但由于民眾對放射性廢物處置場的理解存在
誤區(qū)，對于建設處置場往往存在抵觸情緒，致使項
目征地與環(huán)保公示環(huán)節(jié)存在較大阻力，造成處置
場建設比核電建設發(fā)展嚴重滯后。巖洞型處置方
式是IAEA明確推薦的低、中放射性廢物處置方
式，因此，利用鈾礦山進行巖洞處置，可以作為我
國核廢物處置的可行途徑之一進行研究和探討。
目前，我國已利用某鈾礦山對退役鐳廠的低
放射性廢物進行了處置嘗試，但對核電站產(chǎn)生的
大量低、中放射性廢物集中進行巖洞處置尚無工
程實踐，需要繼續(xù)深入開展巖洞處置安全評價方
法、礦山建設處置場的長期監(jiān)護等研究，進一步完
善相關法規(guī)標準，推動我國低、中放射性固體廢物
處置領域技術水平的進步。
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性固體廢物的巖洞處置規(guī)定Es]．北京：中國標準
出版社，1991．
Feasibility study of LILW disposal facility construction at uranium m ine site
GUO Sheng—hui，W ANG Jin—ming，LIU Hu—ping
(Forth Research and Design Engineering Corporation，CNNC，Sh~iazhuang，050021，China)
Abstract：Challenges for the radioactive waste disposal from nuclear power plants are pointed out in
this paper．Through the introduction of the actuality of LILW disposal in rock caverns at home and
broad as well as some specific aspects in site selection．the distribution of the uranium mine site re～
sources and nuclear power plants is analyzed．W ith the experience of disposal in rock caverns，feasibil～
ity of using the domestic uranium mine sites to dispose LILW is expounded．On the basis of study and
research results，the key problem for rock cavern disposal of LILW and relative thematic researches
needed to be studied are put forward．
Key words：uranium mine；LILW ；disposal facility in rock caverns

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