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日本的核电和核废物处置及其研究现状_图文

第n 卷
19 95

第4 期
7


U
ra n


iu m


G
e o


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V
u

o

l 11
. .

N

o

.

4





J l

1 99 5

(国 外考 察 )

日本 的 核 电 和 核 废 物 处 置 及 其 研 究现 状 陈


10 00 29 )

(核 工 业 北 京地 质研 究 院

笔者 作为 日本 科 技 厅 1 9 9 3 年 财 政 年 度 科 学家 交 流 计 划 的 研 究 人 员 在 东 京 东 北 部 的

PN C

东 海 事业所 工作 半 年 以 下 仅 就 日本 核 电 和 核 废 物 处置 状 况 及 研 究 动 态 予 以 简 介
1

,





日本 的 核电
,
, , ,

日本 由于 天 然 资 源 缺 乏 对 进 口 燃 料 的 依 赖性 大 在 政 府 所 作 的 长 期 能 源 需 求 量 估计 中 要求 把 石 油 需 求 量控制 在现 有 水 平 上 今 后 对 能 源 需求 量 增 长 主 要 由扩 大 核 能 的供给 量 来 加

以补 充



1988年

: 日 本政 府 决 定 (1 ) 1 9 5 至 1 9 9 6 年 要 关 闭 一 个 反应 堆 ; (2 日 本 北 部 4 条 河 流 的水 )


2 ; ) 力 资 源禁 止 开 发 (3 限 制 C 0 量 的排 出 这 样 发 展核 电成 为 日本 能 源政 策 的重 要 组 成部 分
, ,



1 在 日本 的 能 源 构 成 中 以 燃 油 发 电 为 主 占整 个 能 源 构成 的3 % 水力 发 电占 2 % 天 然 气 3
,
, ,

9 发 电占2 % 核 电占 1 % 燃 煤发 电 占 6 % 还 开 发 地 热 等 能 源 0 1 9 9 4 年 6 月 日 本 有 4 台 核 电机 组 在 运 行 装 机 容 量 为 3 至 6
,

,

,



,

,

83 7
00

.

6万冠
,

,

约 占全 国 能 源 构 成

9 的 1 % 还 有 7 台机 组 在 建 设 中


,

1

台机 组 在 设 计 中 预 计 至 2 0




日本 核 电装 机 容 量 将 达


5

0

。 酥 万

占 全 国 能 源构 成 的2 % 至 2 1 年将 达 7 2 。万 赶 占2 % 0 0 0 7 目前 运 行 的 核 电反 应 堆 包括 压 水 堆 2 座 沸 水 堆 2 座 石 墨 堆 l座 先 进热 堆 1 座 在 反 应 堆 0 4
,

;

,

,

,

,



还在继续 o o 发 展 新 的堆 型 在 大 洗 工 学 中 心 建 造 了 J y 实 验 型 快 堆 M o i 的 原 型 块 堆 (发 电功 率 为 1 6 5 n 万 赶 ) 也于 1 9 9 4 年 4 月 进 入 临 界 状 态


的发展 上 虽 然 目前 的轻 水 堆 直 至 下 世 纪 还 能 继 续 提 供 日 本 核 电 的 绝 大 部 分
,

,

,

PN C

u

.



日 本 的核 电装 机 容 量 居 美 国 法 国 之 后 为 世界 第 3 位 其 核 电 设 备 利 用 率几 乎 高 达 7 % 5


,





2

日本 的 核 废 物 处 置
日本 的 核 电 站 和 其他 有关 的 原 子 能 设 施 产 生 的低 放 射 性 废 物 至 1 9 9 5 年 的 累积量 约 达 1 2 0
,
, ,

万 桶 (每 桶 容 量 Z o o L ) 以 后 每 年 将 约产 生 n 万 桶 这些 废物 均 由产 生 废 物 的单 位 固 化 封 闭 在
;

钢 桶 内运 至 处 置 中 心 永 久 处 置 主 要 由 PN


C

后 处 理 厂 产 生 的 高 放 射性 废 物 至 今 累 积 量 约
,

Z o om
2
.

3



1

低放 射性 废 物 处 置 中 心

收 稿 日 期 1 9 9 5 年2 月 1 1 日

25 5

i L m ite ) 已 经 建 设 r 一个 低放 射性废 物 处 d 1 9 8 6 年 8 月 开 始选 址 和 场址 特 征 评价 1 9 9 0 年 n 月 开 始建场 1 9 9 2 年 置 中 心 该废 物 处 置 中心 于
N
r

日本 核 燃料 股 份 有 限公 司 (Ja p a n
。 。

c a u le

Fu l e

,

,

2 1 月 开 始 接 收 废 物 第 1 期 工 程 容 纳 低 放 废 物4 0 的 总 投 资 1 6 0 亿 日 元 (约 合 1 亿 美 元 ) 0 6


00 m

3

,

最 终 处 置容 量 为 6 0

o o om

3

.

处置 中 心

2 1
.

.

1

位置 及 交 通
,


日 本 的 第 1 个 低 放 射性 废 物 处 置 中 心 位 于 日 本 本 州 岛 北 部 的 青 森县 六 所 村 (R o k a h o k s ) S h m o k t e 半 岛 的 太 平 洋岸 边 有 公 路 达 海港 码 头 约 4 m 此地 为 海 拔 3 一 6 o m 标 高 i i 座落 在 k 0
,


的 丘 陵地 带 距 离 最 近 的 水 流
,

,

处 置 中 心 与 日 本 的铀 浓 缩 工 厂 后 处 理 厂 毗 邻 北 部 约 I k m 是 大 石 总 合 运 动 公 园 西 部 m 处 是 国 家石 油 储 备基 地 距 离三 泽 市 约 1 5 m k 3 k



,

老 部 川也 只 有 5 0


0m
,

左 右 六 所村 人 口 约 n


00





,

3
2
.

8
.

1

.

2

国道 通过 处置 中 心 东侧 所接 受 的 全 日本 的废 物桶均 通 过 海路 运 输 至 此 地 质概 况




处 置 设 施地 区 发 育 第 三 纪 地 层 并被 第 四 纪 的 阶地 沉 积 物 冲积 沉 积 物 及 火 山 灰沉 积 层 所 覆盖




) 第三 系 鹰 架 层 (T k h k o 由砂 岩 砂 质 凝 灰 岩 泥 岩 (夹 凝灰岩 ) 等 组成 成 为 处置 设 施 的 a 基 底 第 四 系 沉 积 层 为砾 砂 粘 土 腐 植 土 粘 土 质 火 山 灰 以及 一些 中 粗 粒 砂 砾
a

o





,















0 距 离 处 置 中 心 北 东 约 3 o o k m 的 北 海 道 g 路 市 于 1 9 9 4 年 1 月 4 日发 生 了 6 级 地 震 震 中 为 千 l I
,

岛海 沟 震 级 为 7 8 级 2 1 3 处 置单 元 的 结构
,
.



.

.

处 置 槽 由钢 筋 水泥 构筑 而 成 每个 槽 长 s m
,
,

,

宽6m


,

高 6m

;

处 置槽 中堆放 废 物 桶 桶 之 间 用
,
,

; 水泥 浇 注 成为 一 个 整 体 处置 槽 底 部铺 一 层 砾 石 水 泥 层 (称 为 有 孔 隙 水 泥 层 ) 其 目的 是 收 集废 物泄 漏 时流 出 的 水 以 便 监测 水 中的放 射性 物质

6 每 1 个 处 置 槽 组 成 一 个 处 置 单元 处 置 单元 间 距 约 Zm
,


,

其 间和 顶 部均 用 Zm 厚 的混 合 土 填
,

5 实 混 合 土 的 比 例为 膨 润 土 1 % 砂 土 8 % 混 合 土 的 上 部 覆 盖 4 m 厚 的 地表 土 再 在其 上植 5
:
,



2
.



1 4
.

运 营状 况
, ,


处置 中心 接 受 来 自 日 本 全 国 的低 放射 性 废物 所 接 收 的 废 物均 已 用 水 泥 或 其 他 物 质 (有 的 核 电站 用 塑 料 固 化低 放废 物 ) 固 化 并且 必 须 用 特 制 钢桶 封 闭好 每天 检 测 3 0 桶 废 物 每 桶收 费 1 0 万 日 元 (约 合1 0 0 0 美 元 )
,


目前 处置 中 心 已 经 有 5 个处 置 单元 已 装 满 了 废 物 桶 并 且 已 经 盖 好 了 钢 筋水 泥顶 板 笔者 考 察 时 第 6 个 处 置 单 元 正 在 封 顶 盖 第 七 八 个 处 置 单 元 已 基 本 构 筑 好 每 年 施 工 5 个处 置 单
, ,


,

,





元 每单 元 处 置 5 1 2 桶废 物 0 心 对 废 物 的 控制 管 理 期 为 3 0 处置 中 0 a
,




2

.

2

高 放 射 性 废物 地 质 处置 研究现 状 目前 日本 的高 放射性 废 物 已 有 一 部 分 玻璃 固 化 并 装 入 碳 钢 罐 中进行 冷 却 除 了 现 在 的
, ,


的 小 型 后 处 理 厂 外 又 在 青 森县 六 所 村 日以 继 夜地 在 建设 大 型 的 后 处 理 厂 预 计 在 2 0 0 0 年 建 成 现 已 至 少 开 挖 了 上 百 万 m 的 土 石 方 投 资 约 8 亿 美元 5
东海
,


PN C

,

3

,



日本 高放 废 物地 质 处 置研 究 主 要 在 PN C 的 东海 事 业 所 和 东浓地 学研 究 中 心 其研 究 的 内
,

容简 介 于 下
2 2
. .

:

1

日本 列 岛 长 期 地质 稳 定 性 的研 究
,


高 放 废物 地 质 处 置 库 的 深度 至 少 在 地 表 以 下 5 0 m 其 安 全 性 主 要 取 决 于 所 处 地 区 的 长 期 0 地 质 稳 定 性 其 研 究 着 重 在 岩 性 (花 岗岩 和 凝 灰 岩 ) 构 造 运动 断 裂 地 震 以 及地 壳 抬 升 和 侵蚀
、 、 、

.

2 56

.

; 方 面 一 些 研 究 结 果 表 明 在 最近 的 1 2 0 万 年 中 日本 的火 山 喷 发 活 动 不 会 有实 质 性 的 变 化 活 ; ; 1 a a a 动断 层 的平均 位 移率为 0 0 一 l o m m / 地 面 抬 升率 为 0 s m m / 地表 侵蚀 率 为 0 1 一 l m m /


,

.

.

.



2 2
.

.

2

地 下 水 物 理 化 学 性 质 的研 究 在 釜石 东 浓 地 下 实 验 室 都 有 地 下 水 研 究 实 验 装 置 常 年 进 行 测 量 (水 的 p H 值






Eh

值等)
,



对 于 日本 的 地 下水 研 究 表 明 除 了 第 四 系 沉 积 岩 以 外 从 地 表 至 地下 数百 米 深 处 其 水 传导 率 ; ; ; 是 逐 渐 减小 的 水 的 化 学 类 型 逐渐 变为 H C O 牙 N a 型 p H 值 由 5 变 成 1 0 在 1 “ m 深 处 即 第三 +
, , 一

,

系 沉积 层 与 花 岗岩接触 处 的氧化 还 原 电位 值是 一 3 0 m


V



2 2
.

.

3

岩石 力学 性 质 及地 应力 的研究


的东 浓 地 学 研 究 中 心 和 中央 电力 研 究 所 等 单 位 都 开 展 此 方 面的 研 究 在 釜 石 和 东 浓 地 下实 验 室 中 都 进 行 了 工程 开 挖 对 未扰 动岩 体 影 响的研 究 并 设 置 了地 应力 测量 观 测 站
,


PN C

2 2
.

.

4

工 程 屏 障材料 的 研 究
, ,
.

东 海研 究 所建 立 了大 型 缓冲 材料 试验 装 置 试验 的 人 造 岩 石直 径达 6 m 中 心 的膨 润 土 柱 体直 径 为1 7 m 开 展 热 传导 透 水 及膨胀 试 验 除 此 以 外 还 开 展 膨 润土 中氢 迁 移试 验 研 究 膨


,



,



润 土 腐 蚀 试 验 研 究 膨 润土 三轴 压 力试验 研 究 和 岩 石的 热 水 力 连 成 作 用 的 试验 研 究 2 2 5 膨 润 土 与 水相 互作 甩研 究
.









.

此 研 究包 括 压 缩膨 润土 与水 的相 互 作 用 其 目的 是研 究水 与 膨 润土 相 互 作 用后 水 的 化 学
, ,

成分 的 变 化 ; 膨 润 土 寿 命 的研 究 其 目的是 研 究膨 润 土 在 与水 的作 用后 其 化 学 成 分 的 变化 研
, ,



究结 果 表 明 从 化 学 上 讲 材料


,

,

Ca

质 膨 润土 比

N

a

质 膨 润土 更 适 合 于 作 为 高 放 废 物 处 置 库 的 回 填

2 2
.

.



放射性 核 素 迁移 的实验 研究


N i

,

放射 性 核 素迁 移 的 实 验 研 究 所 利 用 的 样 品 是 膨 润 土 和 花 岗岩 或凝 灰岩 在 5 年 内 要 完 成对 s u e S U C P N p A m 的吸 附研 究 同 时 也做 一 些 扩 散 作 用 研 究 分 别 在 有氧 条 件 和 无 氧
, , ,

,

,

,



条 件 下进 行 一 批 研究 结 果表 明 核 素集 团 被 矿物 吸 附的 机理 是 由 于 矿 物 层 间 电 荷 的 存 在 所决



,


.



另外 还开 展 天 然水 溶 液 中 超铀 钢 系核 素 胶 体 的研 究
2 2
.

,



7

天 然 类似 物 研 究


利 用 火 山玻 璃 和 自然铜 铁 和 天 然 腐 蚀 作 用 来 模 拟 研 究 废 物玻 璃 固 化体 和 废 物 包装 材 料 的 腐 蚀 作 用 以 优 选 更 好 的耐 腐 蚀作 用 的材 料 作废 物 固 化 体 的 基材 和 包 装材 料
2
.

,



2 8
.

包装 材 料 性 能 的 研 究


以 碳 钢 作 包装 材料 为研 究 对 象 处 置 库 中 回填 材料 内 的 氧 用 于 矿 物 氧 化 后 剩 余 氧 对 碳 钢

,

包 装 材 料 的腐 蚀 作 用 的 研 究 表 明 其 腐 蚀率 为 0
,

.

o3 2

m m / a

,

并 认 为3 0

c

m 厚 的 碳 钢 作 包装 是 足
,

够的



此 外 还 开 展 玻 璃 固 化 体 的 浸 出 热试 验 高放 射 性 核 素来 自后 处 理 厂 的高 放 废物 中 高 放 射 性 废 物 处 置 系 统 的 性 能 评 价 研 究也 是重 要 的 研 究 内容 主 要 开展 模 式 研 究 由于 日 本 国土 面 积 狭 小 人 口 密度 大 地质 条 件 特殊 经 济基 础 雄 厚 高放 废物 处 置 研 究 着
, , , , ,


,



重 在 耗资 大 的 实验 研 究 上 我 国地 域 面 积 大 地 质条 件 多 样 化 花 在研 究上 的 资 金 投 入 不 多 着 重 在 处 置 库 址 的选址 方 面 因 此 在 高放 废 物 处 置 研 究 上 两 国 若 能通 力 开 展 合 作 这 将对 两 国


;

,

,

,

,

,

的 研 究工 作 都 有促 进 作 用 相 互取 长 补 短
N U CL E A R

,



PO VV E R

AND

D IS P O S A L

OF NUCLEAR

W A ST E

S IN J A P A N


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