[發明專利]一種高水平放射性廢物的處置容器、處置單元及處置方法

有效

• 申請號: 201911396907.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111128427B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 王駒;陳亮;李鵬飛;劉健;趙星光;馬利科
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G21F5/005
• 分類號: G21F5/005;G21F5/04;G21F5/06;G21F9/36;G21F9/30
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

一種高水平放射性廢物的處置容器、處置單元及處置方法。其中，處置容器包括至少兩個容置腔，用于容納高放射水平材料的初始包裝結構；容納腔之間設置有隔離層，用于弱化初始包裝結構間的耦合疊加影響。當處置單元包括兩個以上的容器時，容器之間設置有去耦合填充層，用于弱化容器之間的耦合作用。處置方法包括形成處置坑道；在坑道內形成緩沖層；在緩沖層內設置一個或兩個以上的容器；當包括兩個以上容器時，在容器之間設置有去耦合填充層，用于弱化容器之間的耦合作用。本發明能夠實現高放玻璃固化體在花崗巖體中的高效、靈活處置，在完整性好的花崗巖體中，顯著提升空間利用率，實現在花崗巖體中對廢物更長時間的包容，確保廢物處置長期安全性。

技術領域

本發明屬于放射性廢物處置技術領域，具體涉及一種高水平放射性廢物的處置容器、處置單元及處置方法。

背景技術

高水平放射性廢物(下簡稱高放廢物)是指核工業產生的放射性強、發熱量大、毒性大、半衰期長的廢物。高放廢物的處置難度很大，需要解決一系列的技術問題，安全處置高放廢物是關系到核工業可持續發展和環境保護的戰略性課題。

我國核軍工經過60多年的發展，已經積存了一定數量的高放廢液。經過幾十年暫存，環境風險日益增大。目前的處理方案主要是采用玻璃固化手段將廢液整備成固體形態，然后進行暫存，等待最終處置。同時，作為一種清潔、高效能源，核電近年來也發展迅速，在國民經濟發展中的作用日益凸顯。我國核燃料循環技術路線采用“閉式循環”，即后處理模式。核電站運行產生的乏燃料將被運送到后處理廠進行鈾和钚的提取回收，回收完畢后殘留的高放廢液(主要含裂變碎片和次錒系元素)也將采用上述玻璃固化手段處理后再進行處置。根據2017年11月30日環境保護部、工業信息化部、國家國防科技工業局聯合發布的《放射性廢物分類》公告，常見的高放廢物包括乏燃料后處理設施運行產生的高放玻璃固化體和不進行后處理的乏燃料。目前來看，將來我國面臨的高放廢物處置對象最主要為高放玻璃固化體。

深地質處置是國際上公認的高放廢物處置可行方法，主要通過在深部有利的巖體環境中建造一個處置設施(即高放廢物處置庫)，建立人工屏障與天然屏障結合的多重屏障體系，將廢物體與生物圈長期隔離(一般需要一萬年以上)，從而確保長期安全性。高放廢物地質處置概念以包容與阻滯兩種策略作為核心，整個多重屏障體系的建立也主要圍繞于包容和阻滯功能的實現，由于多重屏障體系中每一道屏障都考慮了在包容和阻滯過程中的作用，也就使得整個體系的安全效果顯著高于了單個屏障累加的作用。上述描述中，包容是指以外界有利的地質、水文地質、地球化學等天然屏障條件作為基礎，通過建立與之相適應的工程屏障，將廢物體長期限制在處置系統某一實體屏障內部(最典型的為包容在處置容器內部)，而不用考慮廢物體內放射性核素遷移等問題；阻滯作用發生在包容功能喪失以后，此時外界物質(一般為地下水)將與廢物體產生接觸，多重屏障體系能夠提供一個有利的環境，通過降低核素浸出速率、固定與吸附放射性核素等手段阻滯放射性核素向人類環境的遷移。在處置庫概念設計階段，一般會根據不同的場址特征有所側重的選擇包容或阻滯的安全策略，但是考慮到處置庫將來可能發生的情景，任何一種的概念設計方案都必須協調考慮處置系統對放射性核素的包容和阻滯效果。

處置單元指包含了工程屏障和天然屏障的最小獨立處置單位，一般包括有廢物體、處置容器、緩沖層、處置坑或水平處置巷道等。整個處置庫的構成是多個處置單元、連接通道、連接通道回填物等所組成的集合體，由此可見，處置單元是將工程屏障和天然屏障之間的組合關系具體化以及多重屏障體系轉向可實施方案的關鍵，對于整個處置庫設計和處置系統性能評價起著至關重要的作用。