[发明专利]一种高水平放射性废物的处置容器、处置单元及处置方法

说明书

一种高水平放射性废物的处置容器、处置单元及处置方法。其中，处置容器包括至少两个容置腔，用于容纳高放射水平材料的初始包装结构；容纳腔之间设置有隔离层，用于弱化初始包装结构间的耦合叠加影响。当处置单元包括两个以上的容器时，容器之间设置有去耦合填充层，用于弱化容器之间的耦合作用。处置方法包括形成处置坑道；在坑道内形成缓冲层；在缓冲层内设置一个或两个以上的容器；当包括两个以上容器时，在容器之间设置有去耦合填充层，用于弱化容器之间的耦合作用。本发明能够实现高放玻璃固化体在花岗岩体中的高效、灵活处置，在完整性好的花岗岩体中，显著提升空间利用率，实现在花岗岩体中对废物更长时间的包容，确保废物处置长期安全性。

技术领域

本发明属于放射性废物处置技术领域，具体涉及一种高水平放射性废物的处置容器、处置单元及处置方法。

背景技术

高水平放射性废物(下简称高放废物)是指核工业产生的放射性强、发热量大、毒性大、半衰期长的废物。高放废物的处置难度很大，需要解决一系列的技术问题，安全处置高放废物是关系到核工业可持续发展和环境保护的战略性课题。

我国核军工经过60多年的发展，已经积存了一定数量的高放废液。经过几十年暂存，环境风险日益增大。目前的处理方案主要是采用玻璃固化手段将废液整备成固体形态，然后进行暂存，等待最终处置。同时，作为一种清洁、高效能源，核电近年来也发展迅速，在国民经济发展中的作用日益凸显。我国核燃料循环技术路线采用“闭式循环”，即后处理模式。核电站运行产生的乏燃料将被运送到后处理厂进行铀和钚的提取回收，回收完毕后残留的高放废液(主要含裂变碎片和次锕系元素)也将采用上述玻璃固化手段处理后再进行处置。根据2017年11月30日环境保护部、工业信息化部、国家国防科技工业局联合发布的《放射性废物分类》公告，常见的高放废物包括乏燃料后处理设施运行产生的高放玻璃固化体和不进行后处理的乏燃料。目前来看，将来我国面临的高放废物处置对象最主要为高放玻璃固化体。

深地质处置是国际上公认的高放废物处置可行方法，主要通过在深部有利的岩体环境中建造一个处置设施(即高放废物处置库)，建立人工屏障与天然屏障结合的多重屏障体系，将废物体与生物圈长期隔离(一般需要一万年以上)，从而确保长期安全性。高放废物地质处置概念以包容与阻滞两种策略作为核心，整个多重屏障体系的建立也主要围绕于包容和阻滞功能的实现，由于多重屏障体系中每一道屏障都考虑了在包容和阻滞过程中的作用，也就使得整个体系的安全效果显著高于了单个屏障累加的作用。上述描述中，包容是指以外界有利的地质、水文地质、地球化学等天然屏障条件作为基础，通过建立与之相适应的工程屏障，将废物体长期限制在处置系统某一实体屏障内部(最典型的为包容在处置容器内部)，而不用考虑废物体内放射性核素迁移等问题；阻滞作用发生在包容功能丧失以后，此时外界物质(一般为地下水)将与废物体产生接触，多重屏障体系能够提供一个有利的环境，通过降低核素浸出速率、固定与吸附放射性核素等手段阻滞放射性核素向人类环境的迁移。在处置库概念设计阶段，一般会根据不同的场址特征有所侧重的选择包容或阻滞的安全策略，但是考虑到处置库将来可能发生的情景，任何一种的概念设计方案都必须协调考虑处置系统对放射性核素的包容和阻滞效果。

处置单元指包含了工程屏障和天然屏障的最小独立处置单位，一般包括有废物体、处置容器、缓冲层、处置坑或水平处置巷道等。整个处置库的构成是多个处置单元、连接通道、连接通道回填物等所组成的集合体，由此可见，处置单元是将工程屏障和天然屏障之间的组合关系具体化以及多重屏障体系转向可实施方案的关键，对于整个处置库设计和处置系统性能评价起着至关重要的作用。