我国核电放射性废物及其处置现状分析

高彦锋,石西森,吕 钢

(中核清原环境技术工程有限责任公司，北京 100037)

放射性废物，是指含有放射性核素或者被放射性核素污染，其放射性核素浓度或者比活度大于国家确定的清洁解控水平，预期不再使用的废弃物。放射性废物的典型特征持续时间长，可达万年量级，且不可逆，只能采用包容、隔离和阻滞等处置方法，使其中的放射性核素无法进入人类可接近的环境，直至衰变到可接受的安全水平。它是核工业科研生产活动不可避免的伴生物。

目前，我国军工放射性废物在国家财政的支持下开展处置场的建设，能够安全高效解决军工放射性废物处置需求。随着核电的快速发展，我国核电产生的放射性废物越来越多。据统计，截至2019年年底，我国大陆核电产生的放射性废物量近2万m3，已处置量不足0.2万m3；大量核电废物处于暂存状态，部分核电废物处于超期暂存。我国核电放射性废物处置问题越来越受到广泛关注。

本文在介绍我国核电放射性废物现状和处置进展情况的基础上，进一步探讨分析我国核电放射性废物处理处置未来发展中可能出现的问题，借鉴国外成功做法，结合国内已有实践经验，提出合理化建议。

1 核电放射性废物现状

自1991年12月15日秦山核电厂投入运行以来，截至2020年4月，我国大陆在运核电机组共计47台，在建核电机组达15台。目前，我国核电厂主要分布在浙江、广东、福建、江苏、辽宁、广西、山东等省份，其中浙江、广东、福建三省为我国的核电大省，三省在运核电机组共33台。

1.1 核电废物来源

核电站产生的放射性废物，分为核电站运行期废物和核电站退役产生的废物；核电站运行期废物来自于核电厂的运行和维修过程中的树脂、防护用品等，分为高放废物和低放废物，具体如图1所示；核电站退役产生的废物，分为低放废物和极低放废物。低放废物一般采用近地表处置。

图1 核电站运行期废物分类示意图Fig.1 Schematic diagram of waste classification during operation of nuclear power plant

1.2 核电废物量估算

核电废物的产生量不仅与机组规模相关，同时还与机组堆型、废物减容水平、管理水平相关。我国已建或拟建的核电机组机型种类繁多、各堆型服务寿期不同，再循环、再利用水平以及减容措施、管理水平差异，造成产生的废物量、类型、核素组成有一定差异，对各核电厂废物产生量作一个较确切的预测难度较大。

1.2.1 运行废物估算原则

根据核电厂的经验，在正常运行阶段的放射性废物产生量可以按照两种不同方式进行估算：一是按年均实际产生量对机组的废物量进行估算，目前年均废物量50～100 m3；二是对新建核电机型的废物量按照设计值和预期值估算(即运行的前5 a和退役前5 a按照设计值估算，中间运行阶段按照预期值估算)[1]。按照我国核电放射性废物最小化要求，在不考虑机组堆型等差异情况下，单台百万千瓦级压水堆机组年均废物量50 m3考虑。

1.2.2 退役废物估算原则

对于退役期废物，每台核电机组退役时产生的废物量与其运行历史、事故工况、退役技术水平、管理水平等因素密切相关。目前，世界各国已退役的核电机组退役废物量在不同国家间、甚至在同一国家内都差别较大。根据国外的相关经验，每台核电机组退役时将产生约7000 m3放射性废物[1]。同时，根据国外核电机组退役经验，核电机组退役一般就地安全贮存一段时间后再开展拆除退役工作[2]，考虑10年就地安全贮存后，20年完成机组退役。

1.2.3 废物量估算

考虑核电机组延寿因素，2050年前不会产生退役废物。按目前在运、在建机组共62台计算，全国每年产生的低放废物量约3100 m3，累计低放废物总量约10万m3；如果按有关机构预测的2035年全国核电总规模1.5亿kW推算，按照每年新建6台机组考虑，至2050年在运机组将达到128台，届时核电低放废物每年产生量会达到6300 m3，低放废物累计总量将接近17万m3。

2050年后陆续有核电机组退役，2100年以后退役产生的低放废物数量将大幅增加，预计2100年累计废物量约54万m3，2125年累计废物量达到100万m3。见图2。

图2 我国大陆核电废物量估算年度分布图(按2035年全国核电总规模1.5亿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 核电废物处置情况

目前，核电所产生的放射性废物量约2万m3，主要在核电厂内暂存。2017—2019年，秦山核电基地1 985.19 m3废物运至西北低中放固体废物处置场处置；截至2019年年底，广东北龙低中放固体废物处置场已接收大亚湾核电和岭澳核电废物约2526.44 m3。近两年，部分核电站可燃放射性废物已陆续外运至西北地区集中暂存，后续拟采取集中焚烧处理方式。

2 我国处置现状

1992年，国务院颁布“关于我国中、低水平放射性废物处置的环境政策”(简称45号文)，提出：核电站产生的中、低水平放射性废液固化体和中、低水平放射性固体废物的暂存年限暂定为5年；建造区域性中、低水平放射性废物处置场；中国核工业总公司负责中、低水平放射性废物区域处置场的选址、建造和运营[3]。

1995年，中国核工业总公司根据45号文成立了中核清原环境技术工程有限责任公司，专业从事放射性废物处置业务。在原国防科工委接管中国核工业总公司的政府职能后，中核集团不再履行在放射性废物处置场选址、建造和运营等方面的职责。

随着我国核电事业快速发展，核电废物日积月累，核电放射性废物处置问题日益受到广泛关注。为解决核电废物处置问题，保障核电可持续发展，近期，国家提出“区域处置”与“集中处置”并行的处置政策。

2.1 现有处置设施情况

我国现有三个近地表处置场，分别为西北低中放固体废物处置场，广东北龙低中放固体废物处置场，飞凤山低中放固体废物处置场(见表1)。

表1 我国现有近地表处置设施一览表Table 1 Near-surface disposal facilities in operation in China

2.2 区域处置推进情况

我国原计划在华南、华东、西北及西南等地区建立区域性处置场用来处置区域内低放废物，但实际进展不理想。1992年区域处置政策中传统意义上的“区域”划分已与目前核电厂址格局形成了一定程度的不协调[4]，为此，国家相关部委提出在核电大省建设处置场。近年来，有关单位正在浙江、福建、广东、辽宁等省份积极推进处置场相关工作。

2.3 集中处置进展

甘肃省是我国重要的核工业基地，民众对核工业有着深刻理解和大力支持，发展核产业有良好的社会基础。甘肃也是国内目前唯一以立法方式明确愿意接收外省市放射性废物的地区，政府一直积极扶持核产业。中核集团通过场址比选，确定金塔一处场址适宜建设百万m3处置容量的处置场，甘肃省近期已经明确表态支持。

3 核电废物处置现状分析

当前，国家已提出区域处置与集中处置并行的政策，对于解决核电放射性废物处置有明显的促进作用。根据我国核电发展规划，结合核电废物现状、废物量估算以及目前处置场建设布局，核电废物处置仍会面临一些问题。

3.1 核电废物主要集中在退役阶段，处置布局应与废物处置需求协调

根据核电废物量估算，我国核电废物量明显划分为三个阶段：

第一阶段是2050年前，在此阶段无退役产生的废物，本阶段废物年产生量在2350～6300 m3范围内，至2050年累计废物量在10万～17万 m3。

第二阶段是2050年至2100年，在此阶段，核电机组逐步退役，年产生废物量有明显变化，至2090年左右，部分机组完成退役后，年产生废物量下降。此阶段废物年产生量在6000～9000 m3范围内，至2100年累计废物量达到约54万m3。

第三阶段是2100年后，此阶段大量核电机组进入退役阶段，年产生废物量呈上升趋势，此阶段废物年产生量在6500～33 000 m3范围内，至2125年累计废物量达到约100万 m3。

整体而言，我国核电废物在运行阶段整体废物量较小，大量核电废物产生于退役阶段。

以现有处置场为例，在单台吊车码放400 L标准废物桶时，能够实现年均处置量7000 m3。可见，建设一座足够容量的处置场，并适时增加吊装码放设备，能够满足我国核电废物处置需求，一段时期内，集中处置可能是主要解决方案。当然，考虑到退役中废物量大、非标大件等，不宜长距离运输转移，适当时机可考虑在核电集中区域建设处置场。

相关研究表明，单位体积废物处置成本与处置量并非线性变化，如图4所示，在年均处置废物量500 m3以下时，单位体积废物处置成本高企，在年均处置废物量超过500 m3时，单位体积废物处置成本变化趋于平缓。因此，处置场布局时有必要考虑在废物处置需求有限的情况，应避免处置场“遍地开花”，造成处置成本高企，通过控制处置场数量，既可实现保障核电废物处置，也能减少对土地资源的长期占用。

另一方面，废物处置具有公益性和长期安全责任，即便是近地表处置，也需考虑300年长期安全，应切实保障安全责任落实。国内外均高度重视废物处置安全，对处置场运营单位有专业要求、财务要求。在处置资源有限的情况下，适宜集中专业资源，对处置场专业化管理，保障处置长期安全(见图3)。

图3 单位体积废物处置成本与年处置量关系示意Fig.3 Relationship between waste disposal cost per unit volume and annual disposal capacity

3.2 依托处置场建设集中处理设施的探讨

国外低放废物处理模式主要有两种。一是随堆建设处理设施，对可以在厂内处理的废物进行处理。对于厂内不能处理的废物，送至专业处理厂处理，例如，捷克的Dukovany核电厂将可压缩废物送至斯洛伐克进行超压处理，将可燃废物送至瑞士的Studvisk焚烧处理，美国部分核电厂将放射性废树脂送至Erwin进行集中处理。二是集中式废物处理中心，中心建设有多种先进高效的处理设施，可对区域内产生的多种废物进行集中处理。例如，美国橡树岭集中式废物处理中心可对区域内的低放废物进行超压、焚烧、金属熔融等处理[5]。

随着放射性废物处理技术的发展，在已有核电中采用新的放射性废物处理技术改造成本高，且单一核电内废物量小，如建设焚烧、蒸汽重整等设施，存在设施开工率低、运行不经济等缺点，借鉴国外经验，可采用依托处置场建设集中处理设施的方式。

对于集中处理，涉及未整备废物的长途运输，需要妥善解决废液、树脂等废物的运输容器及运输许可等放射性废物转移问题。

3.3 核电废物处置资金保障及费用管理机制缺失

《核安全法》第四十八条规定：“核设施营运单位应当按照国家规定缴纳乏燃料处理处置费用，列入生产成本。核设施营运单位应当预提核设施退役费用、放射性废物处置费用，列入投资概算、生产成本，专门用于核设施退役、放射性废物处置。具体办法由国务院财政部门、价格主管部门会同国务院核安全监督管理部门、核工业主管部门和能源主管部门制定。”

目前，国家已设立乏燃料处理处置基金，《核电厂建设项目经济评价方法》 (NB/T 20048—2011)中要求核电厂建设项目经济评价中计入核电厂的“中低放废物处置费”和“退役基金”，我国对放射性废物处置资金保障方式类似于美国，由放射性废物产生单位自行管理，但取费标准、监督管理办法有所不足。

相比于其他核设施，放射性废物处置设施放射性废物处置需考虑长达数百年甚至千年监护，需要大量投资，但不产生经济效益，具有较明显的公益性质，合理及稳定的资金保障有利于保障放射性废物长期安全。

同时，需要注意的是，处置费用除了考虑处置场建设和废物处置作业所需费用、长期安全监护费用，还需考虑场址情况动态开展有关环境评价、安全分析、关闭策略等工程试验等研究费用、公众宣传费用及生态补偿费用等。

3.4 公众宣传和科普力度不够

公众沟通是全世界核工业发展面临的共同问题。由于公众对放射性废物理解不够，或者夸大放射性危害等原因，“邻避效应”成为放射性废物处置设施选址的重要制约因素，甚至导致放射性废物处置设施“流产”，比较典型的是，韩国自1986年开始中低放废物处置场的选址工作，至2004年间，历经9次选址失败，原因主要是公众对处置设施的安全不放心，对政府及核工业部门提出的激励措施缺乏信心等。

我国多年来在核电科普与公众沟通上开展了卓有成效的工作，但在放射性废物管理方面，宣传力度不够，尤其是放射性废物处置安全性、长期安全责任等方面，造成公众、地方政府甚至一些业内人士对放射性废物处理处置存在误解，不利于放射性废物管理。公众宣传力度不够也成为我国放射性废物处置能力建设推进缓慢的重要因素。

4 建议

近期，国家针对核电废物处置制定了区域处置与集中处置并行的政策，极大推动了核电废物处置。同时，核电废物处置在合理布局、资金保障、公众宣传等方面仍面临问题，为解决上述问题，建议：

一是提高对放射性废物处置的认识。放射性废物处置与危废处置存在差别，放射性废物处置在设施关闭后，仍需数百年以上的安全监护，相比运行安全，更应关注关闭后长期安全及安全责任的落实。

二是根据核电发展规划及处置需求，合理布局和建设处置场和处理设施，控制处置场数量，优化场址资源和专业资源利用。核电废物年均产生量有限，大量废物集中在退役阶段，核电运行阶段废物处置宜以集中处置为主，大量机组退役时，适当建设区域处置场满足退役废物处置需求。同时，依托处置场建设集中处理设施，有利于废物最小化。

三是完善放射性废物处置资金保障制度。建立健全放射性废物处置费用管理办法，为放射性废物处置建设、运行、长期监护以及科研、宣传等工作提供资金保障。具体资金保障方式可以是建立放射性废物管理基金，也可以明确处置取费标准后，在放射性废物处置时收取。对于具体取费标准，放射性废物处置具有公益性质，可采用国家指导价为主，省地区指导价作为补充。

四是建立健全放射性废物转移管理相关办法，包括生态补偿办法以及废液、树脂运输相关许可办法等。放射性废物处置涉及到对处置场地长达数百年的占用，应考虑对处置设施所在地的补偿，类似生态补偿中的禁牧补偿；对于废液、树脂等废物，国际上已有较成熟的最小化处理技术，通过完善废液、树脂等废物运输许可和运输容器要求，有利于促进废物集中处理，促进废物最小化。

五是加强公众宣传，正确引导公众认识放射性废物处置，提高公众对放射性废物处置接受度。国内外经验表明，现有低水平放射性废物处置措施是对人类和环境安全的；放射性废物处置具有公益性质，同时，处置设施运营单位还需承担放射性废物处置长达数百年的安全责任。公众宣传应加强对放射性废物处置安全性、放射性废物处置工作性质的宣传。