核電大建設席卷中國沿海和內陸,涉及重大安全的核廢物處置環節卻在核電產業鏈上留下空白。
中國對于核電的規劃正在不斷刷新數字。在2007年的《核電中長期發展規劃(2005-2020年)》中,2020年核電裝機容量為4000萬千瓦,根據正等待國務院批準的《新興能源產業發展規劃》,這一數字將被改寫為8600萬千瓦。
截至9月底,國務院已核準34臺核電機組,裝機容量3692萬千瓦,其中已開工在建機組達25臺、2773萬千瓦,是全球核電在建規模最大的國家。
這令王駒既喜且憂。作為中國核工業北京地質研究院副院長,王駒有一個特殊的使命—— 研究高放射性核廢物地質處置。
核能雖是清潔能源,但其產生的廢物不僅不清潔,甚至非常危險。
根據放射性的不同,核廢物分為高放廢物和中低放廢物。其中,反應堆用過的核燃料稱為乏燃料,具有極高放射性,核電站使用過的工作服、手套、廢棄退役的儀器設備等則屬于中低放廢物。盡管乏燃料只占廢物的1%,但卻對人體危害極大。其中一種被稱為钚的核素,只需攝入10毫克就能致人死亡。
王駒告訴記者,根據規劃,我國2020年建成的70個反應堆,加上當時在建的30個反應堆,全壽期(60年)產生的乏燃料將為14 萬噸。而目前,由于中國的高放射性核廢物的處置研究還屬于初級階段,所有的乏燃料都暫存在核電站自建的硼水池中,急切等待一個永久性的處置庫安身。
王駒感到肩上的擔子更重了。
入土為安
處置核廢物最好的辦法便是讓它們“入土為安”。“簡單說就是:挖個坑,把廢物埋進去,然后封起來。”王駒說。
中國對中低放廢物已經有了較為成熟的處置技術,不論是固體核廢料還是液體核廢料,都先進行固化處理,然后裝進200升的不銹鋼桶,放在近地表的處置庫。目前,中國已建成了兩個中低放廢物處置場:位于甘肅玉門隸屬于中國核工業集團的西北處置場、位于廣東北龍由中國廣東核電集團建造的華南處置場。
高放廢物的處置則是一個世界性難題。乏燃料中的眾多放射性元素都擁有數以萬年計的半衰期,長的約為210萬年,短的也有近500年。
對于高放廢物的處置,科學家曾提出“太空處置”、“深海溝處置”、“巖石熔融處置”等方案,但從工程技術的角度來說,唯一可行的是深部地質處置,也就是“挖坑埋”:將乏燃料廢液制成玻璃化的固體,裝入可屏蔽輻射的金屬罐中,放進位于地下500~1000米的處置庫內。
“考慮到處置庫中的廢物毒性大,半衰期長,要求處置庫的安全評價期限至少要達到1萬年。這是目前任何工程所沒有的要求。”王駒說,“從工程技術的角度來說沒有本質的難題,關鍵問題在選址,也就是如何向監管部門和社會公眾證明埋在這里是絕對安全的。”
歸宿難覓
美國已明確將于2017年建成尤卡山高放廢物處置庫,芬蘭也將于2020年建成乏燃料處置庫。但中國的高放廢物處置庫仍沒落定。
早在十幾年前,負責為高放廢物處置庫選址的核工業北京地質研究院已經圈定了華東、華南、西南、內蒙古、西北和新疆這6個預選區。在進行初步比較后,焦點聚集在了甘肅北山地區。
1989年,北京地質研究院的選址隊開始踏入北山。在王駒的辦公室里,沒有中國地圖和世界地圖,只有一幅碩大的北山地圖掛在墻上。
“談起北山,我一天一夜也說不完。”王駒感慨道。
第一次探訪北山是在1993年。站在這塊10萬平方公里的戈壁灘上,王駒只看到飛機從遠遠的地平線升起,經過頭頂,又消失在遠處的地平線上。“那時我親眼見證了地球是圓的。”
坐落在海邊的大亞灣核電站如今已經成為一個旅游景點,而北山卻荒涼得讓人感到心酸。20年來,王駒和他的團隊守著北山不放。他們堅信北山是中國最適合建造高放廢物處置庫的地方:這里人少、經濟極不發達、地殼穩定、花崗巖體規模巨大完整、干旱、地下水流速緩慢,一切都切合選址標準。
“北山地區10萬平方公里只有6000戶居民,基本沒有工商業。選在這樣一個接近于無人區的地方,未來變數會小得多。”王駒說。到2009年,共打了6個深鉆孔和8個淺鉆孔,獲得了大量深部巖樣、水樣和相關數據。“北山是國內目前工作程度最深的場址。1989 年以來的研究成果表明,該區目前沒有顛覆性問題,是一個有遠景的預選區。”王駒說。
但是,北山并非板上釘釘。除了北山外,其他5個區域的鉆孔調查也即將開始,然后在幾個點中平行比選,挑出三個最好的,再從中選一。備選區域可能在內蒙古和新疆。
“北山之所以沒有最后確定下來,也是因為各方對它的看法還沒有完全統一,有人持不同意見,因為涉及地質、水文、氣象、生態等各個方面,太復雜了。”清華大學核能與新能源技術研究院研究員梁俊福說。
《高放廢物地質處置中長期研發規劃指南(討論稿)》給這個項目制定了一張時間表:2020年前初步完成處置庫選址,完成地下實驗室的可行性研究,并建成地下實驗室;從2020年到2040年的第二階段,著力進行地下實驗室的現場試驗,掌握處置庫建造技術;2050年建成高放廢料處置場并投入運營。
“我們對前端的燃料開發、核電站建設等很重視,但對后端重視不夠。核電要順利發展必須解決兩個問題:核安全及廢物的妥善處置。對第一點大家都有共識,對第二點卻沒有。隨著核電發展規模猛增,核廢物處理問題會越來越突出,現在到了重視和大力推動這個環節的時候了,不能等到造成了不好的社會反響的時候才去做。” 環保部副部長兼國家核安全局局長李干杰在2009年底的全國核電運行和建設管理經驗交流大會上說。
產業鏈上的留白
在核燃料的整個循環過程中,從反應堆中取出乏燃料一直到永久性地質深埋中間,還有若干道工序。簡單來說,乏燃料由核電站業主單位取出后要交給后處理廠,切成小塊,扔進酸里溶解,提取出有用的鈾和钚重新作為燃料循環使用,剩下的廢液交由玻璃固化廠進行固化,再裝進特制的廢物罐中,運送到永久性處置場封存。
在這個位于整個核電產業鏈末端的一截上,中國留下了許多空白。
由于沒有建成永久性的處置庫,乏燃料暫存在秦山核電站與大亞灣核電站的硼水池中以阻擋輻射。中國工程院咨詢項目“高放廢物地質處置戰略研究”的總報告顯示,秦山核電站每年產生10噸左右乏燃料,大亞灣核電站每年則有40噸左右。一臺百萬千瓦的反應堆每年產生的乏燃料約為22噸。而這些乏燃料一般只能暫存10年。
時間有限,空間也有限。到了2003年,1994年投入商業運行的大亞灣核電站的硼水池已經積滿了乏燃料。多余的乏燃料只能通過4000公里的長途跋涉運往甘肅的中核集團404廠暫存。
名義上,404廠具有后處理資質,應承擔從乏燃料中提取鈾和钚的工作。但事實上核電站產生的民用乏燃料并未在那里得到任何后處理。“404廠進行后處理的軍工類廢物比較多,民用的都沒有處理。”知情人士告訴本刊記者。
梁俊福告訴記者,目前在后處理方面中國正在與法國談技術合作,但是法方報價太高,談判仍沒最終定下來。
在永久處置庫的建設方面,體制等各方原因也在阻礙著項目進展。
世界上各有核國家都將高放廢物處置工作放在了國家層面上,通過制定國家政策、頒布法律法規、成立專門機構、籌措專門經費、建立專門的地下研究設施(地下實驗室)和開展長期研究開發等方式,確保高放廢物的安全處置。
而在中國到目前為止還沒有國家級高放射性核廢物地質處置專項規劃。“有關高放廢物地質處置的政府行為只停留在部委一級層面上,一些必須在國家級層面決策的事項難以進行;對于如此重大的高難項目,國家重大科技工程、973 計劃和國家自然科學基金重大項目研究計劃等也沒有列入。”中國工程院院士、輻射防護和環境保護專家潘自強說。
誰該為核廢料處置埋單
“乏燃料的后處理和處置花費驚人,不是哪一家企業想做就能做的。”王駒對記者說。
美國預計將于2018年建成的處置庫整個計劃需近1000億美元,經費主要來自電費的提成,每年約能收取 6 億美元。在瑞典,則由核電站出資成立的“瑞典核燃料與廢物管理公司(SKB)”負責地質處置工作,由國家監管,大家分工。
而在中國,盡管地方政府及各大核電集團、電力集團都搶建核電站,核廢物處置卻鮮有人過問。壟斷體制下的產業巨頭博弈也是阻礙乏燃料后處理和最終處置研發與產業化的重要原因。
西北處置場隸屬于中國核工業集團(簡稱中核集團),業務指導歸其直屬子公司—— 中核清原環境技術工程有限責任公司,組織人事關系歸404廠。北龍處置場為商用處置場,其經營主體為清原公司,但投資方卻為中國廣東核電集團(簡稱中廣核)。有媒體報道說,1998年,中廣核花了8000萬元建成了北龍處置場,但由于當時的主管部門下發了兩張建設許可證,分別給中廣核和中核集團,其實際管理權至今仍未劃清。
2007年6月,原國防科工委聯合國家環保總局欲籌備一家核廢物處置股份公司,由中核集團、中廣核、中電投、華能、大唐這五家主要核電企業共同投資。然而,由于中核集團與中廣核對控股權的爭奪僵持不下,這家公司胎死腹中。
高放核廢物處置項目研究經費不足的問題一直難以解決。高放廢物處置方面的研究經費來自國防科工局的撥款和國際原子能機構提供的部分技術支持。王駒認為,這并不是一種長效機制。據了解,我國“十五”高放廢物地質處置的平均年度經費僅為400萬元左右。“十一五”雖有增加,可達到年均1000萬元的強度,但仍然很低,遠不能滿足相應需求。
對非軍工設施高放廢物,國際上普遍認可的做法是,在廢物生產者仍在運行時就收取費用,以供將來長期管理的營運之需。根據誰產生廢物誰負責治理的原則,多數國家都要求廢物生產者提供廢物處置的資金。
籌資機制主要有兩種:基金制及儲備金制。基金制采用收取年費的辦法。儲備金是廢物生產者根據法律法規確定的計價辦法,自己測算每年儲備金數量,按年度注入自己財務系統中獨立的儲備金賬戶中。
中國還沒有建立從核電電費中收取高放廢物地質處置所需資金的籌資機制。“處置一臺百萬千瓦機組運行60年產生的1320噸乏燃料,所需的處置費用約為21.4億元人民幣,約占其總收入的1.2%,完全在其可承受范圍之內。”潘自強表示。
責任編輯: 江曉蓓