高放废物深地质处置：回顾与展望

文章对我国高放废物地质处置研究的历史进行了回顾,并对未来发展进行了展望。我国的高放废物深地质处置研究开发从1985年开始,迄今为止可初步分为3个阶段：①起步和跟踪研究阶段（1985～1998）;②逐步发展阶段（1999～2005）;③政府规划指导阶段（2006至今）。20多年来,我国在国家法律法规、战略规划、选址、工程屏障、核素迁移研究等方面取得了显著进展。我国已经提出在2020年前建成地下实验室、21世纪中叶建成高放废物处置库的目标。研究开发和处置库工程建设分成3个阶段：试验室研究开发和处置库选址阶段（2006～2020）;地下现场试验阶段（2021-2040）和处置库建设阶段（2041～本世纪中叶）。经过全国筛选对比,已初步选定甘肃北山地区为重点预选区,系统的场址评价工作正在进行。已确定采用膨润土作为处置库的回填材料,并初步确定内蒙古高庙子膨润土为我国高放废物处置库的首选缓冲回填材料。工程设计、核素迁移研究和安全评价也取得了一定进展。1999年起与国际原子能机构开展了3期高放废物地质处置技术合作项目,对提高我国的技术水平起到了积极作用。20多年的研究开发工作为我国在21世纪完成高放废物地质处置任务奠定了基础。     

芬兰乏燃料最终地质处置研究历程及经验

对芬兰乏燃料地质处置库的选址、场址评价、地下实验室研究历程进行了介绍，芬兰在通过参与国际合作的基础上，提出了具本国特色的乏燃料地质鼾技术路线，即“选址－特定场址地下实验室－处置库”方案。借鉴芬兰在乏燃料地质处置研究中积累的经验对我国高放废物处置场址的选择及其研究技术，作者提出了一些建议和具体的做法。     

我国高放废物深地质处置战略规划探讨

本文探讨我国高放废物地质处置的战略规划，提出我国高放废物处置库的开发可参考采用“三步曲”式的技术路线，即处置库选址和场址评价一特定场址地下实验室研究一处置库建设。处置库的选址和场址评价工作可与地下实验室研究的相关工作结合。以2040年前后建成处置库为目标，把工作划分为4个阶段，即选址和场址评价阶段、场址确认和地下实验室建设阶段、现场实验和示范处置阶段及处置库建设阶段，规划出各阶段的工作目标和工作内容。论证各项工作内容之间的逻辑关系，指出选址和场址评价是基础、基础研究和地下实验室研究是支撑、性能评价是“指挥棒”、设计并建造出符合标准的处置库是目标。将选址工作划分为预选地段对比、预选场址对比和场址确认3个阶段。按此规划设想，我国将在2015年以前确定处置库和地下实验室的场址，并开始建造地下实验室。2025年左右建成地下实验室，2040年建成处置库。     

中国高放废物地质处置:现状和展望

本文阐述了中国的高放废物处置政策,回顾了中国高放废物地质处置在选址和场址评价、缓冲回填材料等方面的进展,提出了中国高放废物地质处置的初步规划,指出我国计划在2015年确定地下实验室场址.还展望了国际合作前景.     

地球物理勘探技术在地质处置库选址中的应用

简要介绍了我国高放废物地质处置库选址的发展趋势,说明深部断裂构造、岩体的空间形态以及局部不良地质体是当前处置库选址的主要地质问题,综合论述了高放废物处置库选址中采用的地球物理勘探技术,介绍了重磁勘探、地震勘探、电磁法勘探及地面γ能谱测量等地球物理勘探技术,并且以甘肃北山新场预选区岩体为例,说明地球物理勘探技术解决的主要地质问题以及存在的不足。结果表明,该技术在探测处置库预选区花岗岩深部地质构造特征方面具有明显的优势,为处置库场址的稳定性和完整性评价提供参考。     

高放废物处置库新疆雅满苏和天湖预选地段地下水同位素特征

<正>高放废物的深地质处置方案在世界范围内已经得到公认。安全处置高放废物的前提是必须选择合适的处置库场址。由于高放废物地质处置的特殊要求,必须对高放废物处置库的场址进行多学科、全方位的详细调查。而场址的适宜性在很大程度上取决于其水文地质条件,因为地下水是高放废物有     

高放射性核废物地质处置库场址预选和矿产资源勘查的关系

据1999—2007年资料的不完全统计,甘肃省地勘部门在北山地区一共投入4488.2万元人民币,矿产资源潜在价值估计为13.28亿元。一旦把甘肃省北山列为高放废物处置库的预选区,则潜在的经济损失将会很大,还可能影响西北地区的土地利用程度和经济发展。核试验场有多种围岩可供处置库地质选址选择,而且远离国境线与居民区,有利于高放废物处置库的安全管理。结合中国国情,在地质和社会条件有利的核试验军事禁区开展国家高放废物处置库的预选场址工作有独特的优势。提出了尽快在中国核试验场址开展高放废物地质处置库场址预选工作的建议。     

高放射性核废物地质处置库场址预选和矿产资源勘查的关系

据1999-2007年资料的不完全统计,甘肃省地勘部门在北山地区一共投入4488.2万元人民币,矿产资源潜在价值估计为13.28亿元.一旦把甘肃省北山列为高放废物处置库的预选区,则潜在的经济损失将会很大,还可能影响西北地区的土地利用程度和经济发展.核试验场有多种围岩可供处置库地质选址选择,而且远离国境线与居民区,有利于高放废物处置库的安全管理.结合中国国情,在地质和社会务件有利的核试验军事禁区开展国家高放废物处置库的预选场址工作有独特的优势.提出了尽快在中国核试验场址开展高放废物地质处置库场址预选工作的建议.     

世界高放废物地质处置库选址研究概况及国内进展

高放废物是核能事业发展的必然产物。它的安全处置是核能事业持续发展的前提 ,已受到世界各国的高度重视。文中阐述了高放废物深地质处置的一般概念。同时重点介绍了世界上一些国家处置库选址研究的主要内容和研究进展 ,例如 ,美国把处置库建造过程分为场地推荐、场地的特征评价、处置库场地的选择和批准、领取场地执照和处置库建造设计的审批、处置库的建造 5个阶段 ;德国的选址研究工作包括地电和地热研究 ,重力、地震、地球化学、水文地质、同位素地球化学及微生物研究等 ;瑞典在花岗岩中建成了地下实验室 ,并制定了实验室的总体研究目标等等。另外也介绍了中国在甘肃省北山进行的高放废物地质处置库选址工作的情况 ,研究表明北山地区为一地壳稳定区 ,也是地下水贫水区且地下水流速缓慢 ,有利于处置库的建造 ,进一步的地面地质、水文地质勘察工作及钻探工程工作正在进行中。伴随着这些工作的完成 ,中国将大大缩短在高放废物地质处置研究方面与发达国家的距离。     

新疆地区选建高放射性核废物处置库的可能性

高放废物选址是一项万年大计工程,需要多个预选场地的综合比较,决策废物处置库的具体选建场地。论述了高放废物处置库选址过程中需要考虑的主要问题,然后针对新疆的自然环境,水资源、花岗岩体和缓冲/回填材料的分布,以及区域地壳稳定性等因素,讨论了在新疆选建高放废物地质处置库的可能性,并提出了选址方法。     

高放废物地质处置数据资源集成开发进展

数据资源是高放废物地质处置库选址、安全评价、工程建设等研发的重要基础,该领域数据具有典型的大数据特性,其开发利用是一项长期、系统的科学工程。文章对我国高放废物地质处置数据资源集成开发策略、方法和现状进行了简要介绍,阐述了高放废物地质处置研发过程中产生的各类科学数据的具体特性,提出建立我国高放废物地质处置大数据平台的规划设想,重点介绍了处置库预选区地学信息集成开发现状。     

中国高放废物处置库选址中灵敏地质特征的初步确认

本文首先根据中国、瑞士和日本3国高放废物处置概念的相似性，建立中国第一处置库系统性能评价模型；然后通过对9个地质变量在8个事件中的灵敏度分析，初步确认出3个灵敏地质物征。此项研究对中国目前高放废物处置库选址工作有一定的指导意义。     

考虑细观等效热学参数的高放废物处置库围岩应力−渗流−温度耦合模拟方法

高放废物处置库中乏燃料持续释放的热量对围岩的应力场和渗流场及其长期稳定性具有重要影响。围岩的热学参数依赖于岩石矿物组成、孔隙率和孔隙流体等因素,准确取值是进行高放废物地质处置库多场耦合分析的前提。通过细观力学分析,建立了围岩等效热学参数（热容、热传导系数、热膨胀系数）取值方法,并基于Biot孔隙介质理论,建立应力?温度?渗流三场耦合模型,进而提出了高放废物处置库围岩应力?渗流?温度耦合数值模拟方法。最后通过COMSOL Multiphysics多场耦合软件,利用瑞士Mont Terri高放废物地下试验室围岩温度?渗流?应力多场耦合现场试验数据对数值模拟方法进行验证,并探讨了温度?渗流?应力耦合过程的演化规律。研究表明,模拟结果和试验值吻合良好。研究结果可为我国高放废物处置库的安全评估和选址提供科学依据。     

高放废物地质处置阿拉善预选区工程地质适宜性评价

区域工程地质适宜性评价是高放废物处置库选址的关键问题之一。基于ArcGIS平台,采用综合指数模型对我国高放核废物处置库阿拉善预选区进行了区域工程地质适宜性评价。在现场工程地质调查与资料系统收集的基础上,综合考虑了核废料选址的特殊目的和要求,比选确定岩性、断裂构造、地震、构造应力、地形变作为阿拉善区域工程地质适宜性评价的因子。利用专家-层次分析法确定了各评价指标的权重,基于评价指标及权重的确定,按适宜性好、适宜性较好、适宜性中等、适宜性较差和适宜性差5个级别对阿拉善区域进行了工程地质适宜性分区。评价分区结果为阿拉善预选区高放废物处置适宜性地段选取提供了依据,其中的塔木素和诺日公区段是适宜性良好的两个地段,进一步的选址工作可在这两个地段开展。     

MapGIS在东天山高放废物地质处置库选址中的应用

根据高放废物选址的要求,利用MapGIS对东天山地区不同时代岩体的空间位置、分布形态、出露面积,以及岩体与断裂构造、地震和矿床点等的空间关系进行了研究,对海量资料信息进行分析处理,可起到事倍功半的效果。利用MapGIS分析结果,初步筛选出阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体作为高放废物地质处置库选址的有利岩体。     

原型处置库

论述高放废物地质处置研究中的原型处置库的概念、建造目的和研究的主要内容,以及它在处置库系统性能评价中的作用。原型处置库的研究工作,可以在普通地下实验室中进行（如瑞典的魧sp觟地下实验室）,也可以在特定场址地下实验室中进行（如美国尤卡山的ESF坑道）,它是以往20多年前地下实验室研究中演示阶段的扩展和延伸,是高放废物地质处置研究中最终确认处置库场址的一个必不可少的研究步骤,同时也为处置库地下工程的详细设计提供最接近于当地建库实际的各类技术参数。     

基于离散裂隙网络模型的核素粒子迁移数值模拟研究

高放废物地质处置过程中涉及的核素在围岩裂隙地下水中的迁移问题已引起广泛关注,数值模拟是研究核素粒子运移的重要方法。目前裂隙介质中渗流模型主要是等效连续介质模型、双重介质模型和离散裂隙网络模型。对于岩体尺度裂隙地下水的流动,离散裂隙网络模型能充分表现裂隙介质的各向异性、不连续性等特征。因此,针对裂隙介质准确概化及核素迁移模拟等难点,文章结合Monte Carlo随机生成裂隙方法、裂隙渗流有限元算法和高放射性核素衰变方程等方法,依据花岗岩深钻孔裂隙统计数据,采用离散裂隙网络模型对内蒙古阿拉善高放废物地质处置预选区展开了核素粒子迁移数值模拟研究,并讨论了实例预测分析结果。结果显示:针对设定的地质模型,核素粒子从中心运移到边界的迁移路径长度平均为1293.35 m,粒子运移到边界耗费的时间平均为1.70E+11 d。     

高放废物地质处置黏土岩处置库围岩研究现状

世界上很多国家都对处置库的可能围岩进行了详细研究。通过对比,认为花岗岩、黏土岩、岩盐比较适合作为处置库围岩,而黏土岩由于具有自封闭性、渗透率低等其他岩石类型不可比拟的优点,因而将黏土岩作为高放废物地质处置库围岩越来越受到各国的关注。文章同时介绍了瑞士、法国、比利时等国家在黏土岩中所进行的大量研究,均认为在黏土岩中处置高放废物和乏燃料是安全的。文章还对黏土岩处置库概念设计、黏土岩处置库围岩地下实验室研究,以及我国开展黏土岩处置库研究的意义等进行了综述。