互动科普

 “中国现有6座核电站，每年产生470吨乏燃料；按照规划，到2020年，核电将占我国发电量的4%，乏燃料将累积到10,300多吨；此后，每年还将新产生乏燃料1,000多吨。”核工业北京地质研究院总工程师王驹告诉记者。

王驹所说的“乏燃料”，是核燃料燃烧发电后剩下的物质。目前，我国的数千吨乏燃料基本封存在密封罐里，放进硼水池中——这就是中国核废料存放的现状。

硼水池是核电站自建的，可以吸收核废料产生的大部分能量。10～15年后，这些核废料将转运到核废物存储基地暂时存储。由于高放核废物的放射性持续时间长达数万年，放在地表的存储基地仍相当危险。

最好的处置方法，是在500米深的地层里掩埋。从上个世纪80年代开始，中国的核地质科学家就开始为“掩埋”做准备。

最佳候选地是北山？

在中国，核废料处置方案研究先于核电站修建启动，最早是针对原子弹研制生产过程中产生的高放物质。

时间回到1983年初夏，核工业北京地质研究院徐国庆教授在法国考察时，发现了一个关于在巴黎召开“核废物地质处置国际讨论会”的通知。这是中国科学家第一次正式接触到“核废物地质处置”这一概念。

两年后，核工业北京地质研究院正式启动了对中国高放废物地质处置的研究。当时，研究项目的起步经费为5,000元，参项人员也才7人。王驹回忆说：“由于缺乏经费，核地院将一个铀矿地质课题改作地质处置研究。当年主要做了3件事：国外研究现状调研、我国高放废物处置库场地区域预选和处置库围岩类型调查。”

从1986年到1989年，核地院的研究人员在中国地图上标出了21个地方，分别位于西南、广东北部、内蒙、华东和西北——这就是核地院最初筛选出的修建处置库的候选地点。“这些地方的共同特点是，地层中的岩石以花岗岩为主，而花岗岩是对付辐射最好的‘防护服’。”

“考虑到社会经济因素和自然条件两方面，自1990年以来，核地院将选址工作集中在了西北地区的甘肃北山。”王驹告诉记者，这个“寂寞得连回声都没有”的地区，拥有修建核废物地质处置库的有利条件：周围没有什么矿产资源；降雨量小，而蒸发量却很大，因此地下水位很低，也就降低了放射性元素随地下水扩散的危险；这是一片与海南岛面积相当的戈壁滩，人烟非常稀少，因此有多处地方供选择；更让研究人员动心的是，这里离铁路只有七八十千米，核废料运输也很方便。

地壳稳定是选址首要条件，一次地震就可能使埋藏的核废料泄漏。2007年7月16日，日本新潟县发生6.8级地震，当地的刈羽核电站存放有2.2万罐固体核废料的第二储藏库中， 400多个贮存罐翻倒，其中40个贮存罐封盖脱落，造成了核泄漏事故，核电站被迫关闭数月进行安全检查。

为了确定北山地壳是否稳定，核地院项目组花了9年时间，通过实地考察、地球物理测量方法和遥感地质方法，对北山及其邻区的地壳稳定性、地震地质特征、水文地质条件和工程地质条件进行全面研究。最后他们确定：“该地区地壳稳定。”

王驹研究员告诉记者：“1999年，我们开始对甘肃北山地区三个重点地段进行钻探取样。每次钻探时，我们在野外一呆就是数月。”到2008年，核地院已完成旧井地段、野马泉地段和新场—向阳山地段6口深钻孔和8口浅钻孔的钻探工作。“我们取得了北山场址的深部岩石样品、原状地下水样品以及深部地质环境资料”。初步结果表明，“北山是一个非常有前景的适宜最终处置高放废物的地区”，但是“目前只是一个候选场址，国家并没有正式确定把我国的高放废物埋在那里”。

另选他址？

在王驹和同事们对北山进行地质研究期间，媒体争相对北山进行报道，科学界的反应则要冷静得多。河海大学科学研究院副院长陈建生教授对北山就有不同看法：“在北山进行高放废物处置要特别小心，因为那里的地下水循环方式没有完全搞清楚。周围一些地区地下水含量丰富，仅气候和地理条件方面的资料不能判定地下水位。”

陈建生教授解释说，地下水可能使溶解到水中的放射性核素扩散开，污染下游地区的地下水，并随着地下水循环被带到地面。虽然被水“搬运”的过程中，放射性核素也会吸附在回填材料和周围岩石上，运动速度比地下水慢得多，但要保证安全，处置库所在位置的地下水循环应该越慢越好。“通过氚含量测定发现，北山的地下水年龄不足50年，循环很快”。

以前，地质学界一致认为，由于有祁连山断层的阻隔，青藏高原渗漏的地下水到不了北山。但从2005年9月开始，河西走廊地下水位一直在上涨，张掖地区的地下水位涨幅最高达到了8米，超过千户居民因房屋进水而搬迁。陈建生教授告诉记者：“在离北山100千米左右的花海农场，有6口自流井，每年涌出的地下水量达100万吨。”地表径流的变化无法解释这种水位上涨。“这些地下水很可能是通过一种以前没有被认识到的循环途径——我把它称作地下水深循环，从青藏高原/祁连山补给到北山的”。

在接受记者采访时，陈建生教授无不担心地说：“核废物地质处置库至少要保证十万年的安全，哪怕发生问题的概率只有十万分之一，十万年时间里也会变成一。青藏高原是一个地震多发区，一旦发生地震，地下水深循环会对北山的地层产生怎样的影响，科学界还不清楚。地下水深循环目前只是一个假说，但应该在项目上马前研究清楚。”陈建生教授认为，新疆塔里木盆地东部也有很好条件，应该被列为候选场地进行研究。

清华大学工程物理系公共安全研究中心的朱立研究员也认为，“需要多个预选场地的综合比较，决策处置库的具体选建场地。”他与西北核技术研究所合作，正在对新疆地区选建核废物地质处置库的可能性进行研究。而中国科学院武汉岩土力学研究所与比利时欧洲核废物泥岩处置研究中心也已展开合作，随着对泥岩研究的深入，核废物地质处置库的选址，将不再局限于花岗岩地层。

陈建生教授强调，对于中国的核废料来说，问题并不是埋不埋，而是埋在哪里、研究到了哪一步才能埋。“不是说北山一定不行，也不是说一定有比北山更好的地方，因为我们做的研究还不够。核废物的地质处置的研究需要激情，更需要理智”。现在，从事高放废物地质处置的专职研究人员只有50人左右，需要更多不同领域的研究人员加入这一研究。

2006年，科技部、国防科工委和环保部共同制定了《高放废物地质处置研究开发规划指南》，制定了一个三阶段的策略：从现在到2020年选择处置库的场址，建成地下实验室；从2020年到2040年依托地下实验室，开展现场实验；2040年开始建造处置库，到2050年建成处置库，接收核废物，正式运行。

离中国第一批核废料进入处置库，至少还有40年，那时，第一批地质处置库的研究者们大多已是耄耋之年的老人，他们很好地诠释了可持续发展这一概念。正如陈建生教授所说：“我们必须对几百、几千甚至几万年之后的后代负责。”