※ [本文转录自 Ecophilia 看板 #1DndPLQS ] 作者: camouflage10 (RR大兵) 看板: Ecophilia 标题: [转录] 一平方公里换得永久安全？──低放射性废弃物的最终处置 时间: Sun May 8 18:54:11 2011 http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?FDocNo=1275&CL=89 一平方公里换得永久安全？──低放射性废弃物的最终处置 只要1~2平方公里大小的地方，就可以解决今後台湾约100万桶 的低放射性废弃 物，这可能办得到吗？透过「多重障壁」与生物圈隔离，真能确保低放废弃物中 的放射性核种300年不外逸？ 文／杨嘉慧 经济部已在今年（2008）8月底公告「低放射性废弃物最终处置设施」潜在场址 ，预计将在台东、屏东或澎湖等三地中择一，不过尚需经过县民公投，才能确定 国内低放射性废弃物何去何从。然而，低放射性废弃物最终处置场能确保不影响 附近居民的安危吗？ 放射性废弃物的分类及来源 放射性废弃物依其来源与放射性活度，分为高放射性（简称高放）与低放射性 （简称低放）两种。高放废弃物是指核能发电运转时用过的核燃料，或是用过核 燃料经再处理所产生的废弃物，其中仍有半衰期较长且持续发热的核种，必须先 冷却，并等待其辐射强度逐渐降低。低放废弃物是发电过程中所衍生的产物，辐 射量较低。湿性低放废弃物包括反应器炉水或废液过滤产生的粉状废树脂，以及 废液浓缩器产生的浓缩废液，如硼酸废液或残渣等；乾性低放废弃物则包括受污 染的废弃衣物、手套、机具等。 台湾对於高放废弃物的管理，目前采取的是厂内燃料池贮存方式，因此未对用过 核料进行再处理以供二次使用，高放废弃物均为用过核燃料，暂贮於核电厂的用 过核燃料池中，未来核一厂及核二厂将改采乾式贮存方式以增加贮存容量；至於 低放废弃物的处置，则采取减少产出、减容固化的贮存方式。 固化废弃物，防止核种外逸 行政院原子能委员会放射性物料管理局局长黄庆村表示，低放废弃物处置的基本 概念是采用「多重障壁」，意思就是层层阻隔，防止放射性废弃物外逸到生物圈 ，而其第一层障壁便是将放射性废弃物固化，把核种封在固化体里，使其不易受 外力而变形，并防止因水浸渍而可能导致的放射性核种流失；另外，固化体便於 运输与贮存，其安全性也可提高。 要如何把气态、液态的废弃物变成固化体？气态放射性核种大多半衰期很短，只 要尽量延长其滞留时间，让其衰变即可，此外，废气中半衰期较长的惰性气体， 例如氙（Xe）、氪（Kr）等，可利用活性碳吸附，使之成为固态废弃物，同时活 性碳也能滤除颗粒状的衰变产物，再将使用过的活性碳收集起来固化或桶装；而 液态废弃物则可利用水泥或其他固化剂加以固化。乾性固态废弃物为了降低贮存 或处置的空间，固化之前还有一道压缩容量的手续，如可焚化的固态废弃物先经 过焚化（焚化产生的气体也得再回收），可压缩的固态废弃物如金属则先压缩， 将废弃物的体积尽量缩小後，再做成固化体。 最常用的固化剂为水泥，即废弃物与适当比例的水泥调合而成，它会在液态时与 废弃物一起放入55加仑的镀锌钢桶内，乾硬了就形成坚固的水泥块。镀锌钢桶是 第二层障壁，镀锌是利用锌容易氧化的特性，其氧化物可以形成保护膜，使钢桶 耐腐蚀，挡住从水泥固化体外逸的核种，但它最主要的功能是防止固化体因外力 变形。镀锌钢桶的寿命约只有15年，因此在处置长期安全评估时，都假设镀锌钢 桶已完全腐蚀，并不会计算其障壁功能。 再加三层障壁与生物圈隔离 然而，无论高放或低放废弃物，都面临了最终处置的问题。黄庆村表示，目前台 湾的低放废弃物大都暂存於兰屿贮存场或核能电厂内，少部份医院、工业、研究 院等产生的低放废弃物则放在原能会的核能研究所，未来若能找到低放废弃物最 终处置场，只需要1~2平方公里的面积，便能处置约100万桶的低放废弃物，并能 有效防止核种外释，方法是於处置场再增加三层障壁（见下图），使其与生物圈 隔离。 http://sa.ylib.com/saeasylearn/images/nuclear-3.jpg 低放射性废弃物最终处置场一般是建在地表下方数公尺处或於浅地深度100公尺 内的隧道中，利用钢筋混凝土窖、回填材料等障壁，将核废料桶贮存於内，即可 有效避免核种迁移长达300年。处置窖左下方还有一个检查坑道，工程人员可随 时进入检查核种是否外逸。（电脑绘图：姚裕评） 黄庆村解释，处置场前两层通称为工程障壁，第一层是处置窖，利用厚实的混凝 土处置窖，将废弃物桶安置於内，废弃物桶间的空隙并可填充水泥砂浆。第二层 障壁是回填材料，包括膨润土、砂及回填土等，放射性废弃物放入处置窖後，四 周会回填1~2公尺厚的膨润土；膨润土会吸附外逸的核种，同时也有吸水後膨胀 而堵塞孔隙的特性，可避免雨水渗入而破坏工程障壁结构或将核种带出。 最後一层障壁乃是慎选最终处置场址。处置场址之选择，必须符合场址安全条件 之要求，例如不可设於活动断层地带，避免工程障壁因地震受损而导致核种扩散 ；该地的土质要有较强的核种吸附能力，地下水流速也必须比较慢，以确保核种 不会进入人类生活环境。 低放最终处置场设计寿命通常是300年，因为低放废弃物中，半衰期最长的核种 是铯137，长达30年，因此300年後铯137的辐射强度只有原来的1/1024，就不足 以对生物圈造成影响。尽管已经有这麽多的安全设计，一般人对低放废弃物还是 会感到恐惧，也因此即使目前虽有几个适合场址，仍需与当地居民长期沟通，才 有可能为低放废弃物寻得长久安置之处。 认识α、β、γ放射线 放射性元素是指原子核容易发生衰变而产生放射线的元素。英国物理学家拉塞福 （Ernest Rutherford, 1871~1937）依放射线发射的电荷及穿透力，将放射线分 类为α、β射线。当放射性物质射出的是带正电的粒子流（α粒子），则称为α 射线；若射出的是带负电的电子流（β粒子），则称为β射线。 α粒子是+2价的氦离子（He2+），只要一张纸片或5公分厚的空气层便可以拦截 α粒子。β粒子是带负电的电子，它可以在空气中行进若干公尺，需要0.5公分 厚的铝板才能将它拦截。大部份的放射性元素不是放射α粒子，就是放射β粒子 ，有些甚至可以同时发射出这两种粒子。 在原子核进行α衰变、β衰变後，或经碰撞而处於激发态的原子核，还会发出γ 射线。γ射线是一种波长比X射线更短、能量更强的电磁波，2.5公分厚的铅板， 也只能拦截一半γ射线。 http://sa.ylib.com/saeasylearn/images/nuclear-4.jpg α、β、γ射线的穿透力比较图。α射线穿透力最弱，只要一张纸即可挡住；γ 射线最强， 2.5公分的厚重铅板也无法完全栏截γ射线。（电脑绘图：姚裕评） 放射性元素的衰变是随机的，亦即完全无法预测什麽时候、哪一个原子核发生衰 变，但某一种放射性元素的每个原子核都有同样的衰变机率，因此当原子核数量 非常多的时候，就可以用统计的方法，算出半数原子核发生衰变所需要的时间， 称为「半衰期」。 原子核衰变成另一个核种後，如果仍具有放射性，就会继续衰变，直到衰变成不 具放射性的稳定元素为止。因此随着时间增加，放射性核种会逐渐减少，这也是 低放废弃物最终处置场的工程障壁只要确保300年内安全无虞的原因。 延伸阅读 〈不能逃避的难题──核废料处置〉，《科学人》2008年6月号 〈用过核废料何去何从？〉，《科学人》2008年6月号 《台湾放射性废弃物史话》，翁宝山编着 高三课本《物理》下册 --

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