¿Cómo aborda China los residuos nucleares altamente radiactivos?

Desde un punto de vista técnico, los residuos nucleares se dividen principalmente en tres categorías: alta radiactividad, media radiactividad y baja radiactividad. Los residuos nucleares altamente radiactivos incluyen principalmente el combustible gastado generado después de la generación de energía con combustible nuclear y su eliminación. Los desechos nucleares de bajo nivel radiactivo generalmente incluyen equipos de contaminación, equipos de detección, sistemas de hidratación durante la operación, intercambio de resina, aguas residuales y equipos de protección laboral como guantes, que representan el 99% de todos los desechos nucleares. Los desechos nucleares de baja y media actividad son menos dañinos; los desechos nucleares de alta actividad contienen una variedad de elementos altamente radiactivos que son extremadamente dañinos para el cuerpo humano. Por ejemplo, tan solo 10 miligramos de plutonio pueden causar la muerte, y la vida media de estos elementos altamente radiactivos oscila entre decenas de miles y 100.000 años. Por tanto, los distintos métodos de eliminación de residuos nucleares son diferentes.

Las propiedades únicas de los desechos nucleares hacen que sea muy problemático tratar con:

① Radiactividad: la radiactividad de los desechos nucleares no puede eliminarse mediante métodos físicos, químicos y biológicos generales, pero puede Sólo pueden eliminarse mediante radionucleidos. La propia desintegración se reduce.

② Peligro de radiación: cuando la radiación emitida por los desechos nucleares atraviesa el material, se ioniza y excita, causando daños por radiación a los seres vivos.

(3) Liberación de energía térmica: Los radionucleidos de los residuos nucleares liberan energía a través de su desintegración. Cuando el contenido de radionucleidos es alto, la energía térmica liberada aumentará continuamente la temperatura de los residuos nucleares, provocando incluso que la solución hierva y el sólido se derrita.

2. Problema mundial

Durante las últimas décadas, cómo abordar los residuos nucleares ha sido un problema sin resolver al que se enfrenta la industria nuclear. Por ejemplo, Estados Unidos ha estudiado este tema durante 20 años y ha gastado decenas de miles de millones de dólares. En 1987, Estados Unidos propuso por primera vez un plan para almacenar desechos nucleares en una estructura de direcciones en lo profundo de las montañas de Sierra Nevada, pero hasta ahora no se ha logrado ningún progreso en la implementación de este plan. Para los residuos nucleares altamente radiactivos conocidos como "Espíritu Maligno del Milenio", los círculos académicos creen que el método de eliminación más adecuado es el entierro geológico. Sin embargo, debido a sus especiales requisitos de construcción y su compleja tecnología, hasta el momento no se ha creado en el mundo ningún depósito permanente de residuos.

3. Casos relacionados

Estados Unidos: El 22 de marzo de 2013, al menos seis tanques de almacenamiento subterráneos que contenían desechos nucleares explotaron en el área nuclear restringida de Hanford, estado de Washington, Estados Unidos. Fugas de residuos radiactivos y tóxicos. Los 177 tanques del sitio contienen 200 millones de litros de desechos nucleares radiactivos. Estos tanques han estado en uso durante más de 20 años y muchos de ellos han tenido fugas en el pasado. Se estima que se derramaron 3,78 millones de litros de líquido radiactivo. El gobierno de Estados Unidos gasta ahora 2 mil millones de dólares al año para limpiar sitios, lo que representa 1/3 del presupuesto total de limpieza nuclear de Estados Unidos. El costo estimado de construir una nueva planta de tratamiento de residuos nucleares en este sitio supera los 654,38+0,23 mil millones de dólares y no se pondrá en funcionamiento hasta al menos 2065,438+09.

Ex Unión Soviética: Durante la Guerra Fría del siglo pasado, la ex Unión Soviética descargó directamente desechos radiactivos de alto nivel producidos por fábricas de armas nucleares en ríos y lagos cercanos debido al costo y otros factores, causando graves desastres ecológicos. El lago Garasu, situado junto a la famosa ciudad atómica de Chelyabinsk, alguna vez fue un paraíso para los animales salvajes, pero ahora se ha convertido en agua estancada debido a la contaminación por desechos nucleares. Según las predicciones de los expertos medioambientales rusos, el entorno ecológico del lago no se recuperará en los próximos 100.000 años.

1. Si deambulas por el sistema solar, o te envían al espacio y luego caes al sol, será difícil que los residuos nucleares dañen el medio ambiente de la Tierra. Sin embargo, llevar desechos nucleares al espacio sigue siendo un problema. Porque los cohetes a veces sufren fallos en el lanzamiento.

2. Perforación de pozos profundos La perforación de pozos profundos requiere envolver las barras de combustible nuclear gastado en una estructura de acero sellada y luego enterrarlas a varios kilómetros bajo tierra. Su ventaja es que puede perforar agujeros cerca de los reactores nucleares y acortar la distancia de transporte de los desechos nucleares de alta actividad antes de su procesamiento.

3. Gran parte del océano está almacenado bajo el fondo marino, una gruesa capa de arcilla que es más adecuada para absorber los productos de la desintegración radiactiva. Pero el almacenamiento submarino requiere perforaciones submarinas, una lección aprendida del derrame de petróleo en el Golfo de México. Parece que este plan tardará mucho en ser probado antes de poder ponerse en práctica. Además, la práctica de eliminar desechos nucleares en el océano requerirá cambios en los acuerdos internacionales.

4. Enterrar residuos nucleares en zonas de subducción (la subducción es el proceso en el que una placa se ve obligada a descender debajo de otra) permitiría que las barras de combustible nuclear gastadas se movieran a lo largo de la "cinta transportadora" de las placas tectónicas de la Tierra. , y finalmente ingresa a la capa del manto. Sin embargo, el entierro en zonas inundadas también viola algunos tratados internacionales.

5. La temperatura de los residuos nucleares congelados es generalmente muy alta. Coloque la bola de alambre de tungsteno y colóquela sobre una capa de hielo relativamente estable. La bola de tungsteno se moverá hacia abajo a medida que el hielo circundante se derrita, y el hielo derretido de arriba se volverá a solidificar. Sin embargo, las capas de hielo pueden moverse, haciendo que el material radiactivo flote como icebergs en el océano.

6. Es necesario considerar cómo evitar que los desechos nucleares contaminen el suelo y el agua circundantes cuando se sellan en roca sintética y se entierran bajo tierra. Las rocas sintéticas pueden absorber productos de desecho específicos producidos por los reactores de agua limpia y la fisión nuclear del plutonio. Son productos cerámicos que sellan los desechos nucleares en una red cristalina para simular minerales con estructuras geológicas relativamente estables.

7. Las instalaciones subterráneas de almacenamiento de residuos nucleares se volverán especialmente peligrosas una vez que se utilicen jaulas hidráulicas para filtrarse en las aguas subterráneas. Si se construye una jaula de agua similar a una trinchera profunda tridimensional alrededor de los desechos nucleares, el agua subterránea no se filtrará al material radiactivo. Las futuras unidades de eliminación de desechos nucleares deberían ser a prueba de fugas y contar con jaulas hidráulicas diseñadas para evitar la contaminación de las aguas subterráneas.

En los últimos 30 años, el sistema industrial nuclear de mi país ha acumulado decenas de miles de metros cúbicos de desechos sólidos de actividad baja y media, y ahora produce alrededor de 150 toneladas de desechos de actividad alta cada año. Además, los expertos especulan que la presión sobre el espacio de almacenamiento de residuos nucleares de China aparecerá alrededor de 2030, cuando los residuos nucleares de alta actividad generados sólo por las centrales nucleares alcanzarán las 3.200 toneladas por año.

En la actualidad, China ha construido dos depósitos de desechos nucleares de baja actividad radiactiva y planea construir dos más, pero no existe ningún depósito de desechos nucleares de alta actividad. Se han construido dos depósitos de desechos nucleares radiactivos de nivel bajo y medio, ubicados respectivamente en Yumen, Gansu y Beilong, cerca de la bahía de Daya, Guangdong.

Tratamiento de residuos radiactivos de media y baja actividad: vertedero de Belon, etc.

El sitio de eliminación de Belong cubre un área de casi 21 hectáreas, con una capacidad total de eliminación diseñada de 80.000 metros cúbicos. Está a 5 kilómetros de la central nuclear de Daya Bay y a 4 kilómetros de Ling'ao. Central nuclear. Los residuos sólidos de actividad baja y media generados por las centrales nucleares de Guangdong y zonas vecinas se enviarán aquí para su eliminación permanente. Pasaron 10 años desde la selección del sitio de exploración en 1991 hasta el primer almacenamiento temporal del tubo guía nuclear gastado de la central nuclear de Daya Bay en enero de 2006.

Como instalación de procesamiento nuclear civil relativamente simple, el sitio de eliminación de Belon ha diseñado 70 unidades de eliminación con un área de aproximadamente 6,5438+300.000 metros cuadrados y puede eliminar 80.000 metros cúbicos de desechos radiactivos de bajo nivel. . Cada unidad de eliminación es una caja cúbica blindada de 17 mx 17 mx 7 m hecha de hormigón armado. Cuando la unidad de tratamiento se llena con bolsas de desechos, la lechada de cemento llenará los espacios entre las bolsas de desechos para asegurarlas y actuar como un escudo mejorado. A continuación, la unidad de tratamiento se recubre con hormigón armado. Incluso si hay un terremoto, sigue siendo un bloque de cemento completo y no se romperá fácilmente.

La depuradora del noroeste está situada bajo la superficie, a 10-20m de la superficie. El vertedero de residuos de Belon está construido en la superficie terrestre, formando un recinto cuadrado en forma de caja. Después de enterrar la tierra en este lugar cerrado, se formará una colina sobre la cual se plantará vegetación para reverdecer. Cerca de estos dos sitios de eliminación de radiactividad de bajo nivel se instalarán barreras de seguridad que cubrirán decenas de kilómetros cuadrados.

Los sitios de eliminación radiactiva de nivel medio y bajo generalmente requieren entre 300 y 500 años de aislamiento del mundo exterior.

Tratamiento de residuos radiactivos de alta actividad: "Beishan No. 1" en las profundidades del Gobi

Tanto el sitio de eliminación de Belon como el sitio de eliminación del noroeste solo pueden recolectar y almacenar los "residuos blandos". "Residuos generados por centrales nucleares".

En el primer semestre de 2005, la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional convocó un seminario sobre eliminación de residuos radiactivos de alta actividad y comenzó a planificar la eliminación de residuos nucleares a medio y largo plazo. Finalmente se determinó que China construirá un depósito permanente para desechos radiactivos de alto nivel con una vida útil de 10.000 años. La capacidad debería poder almacenar de 100 a 200 años de desechos nucleares generados en China, y estará sellado permanentemente cuando. lleno. En otras palabras, pasarán al menos 100 años antes de que aparezca un segundo depósito permanente altamente radiactivo en China continental. Según el plan de desarrollo de energía nuclear de China, China determinará el sitio de un depósito permanente de desechos nucleares de alta actividad entre 2015 y 2020.

Para evitar efectos adversos sobre el medio ambiente, los residuos nucleares altamente radiactivos deben someterse a un estricto proceso de tratamiento. Estos desechos nucleares primero se convierten en sólidos vitrificados, luego se colocan en latas de metal que pueden proteger contra la radiación y, finalmente, estas latas de metal se colocan en almacenes ubicados entre 500 y 1000 metros bajo tierra. Debido a que la vida media de los desechos nucleares varía desde decenas de miles de años hasta 654,38+ millones de años, al seleccionar un depósito es necesario garantizar que las condiciones geológicas puedan garantizar la seguridad del depósito durante al menos 654,38+ millones de años.

Beishan en Dunhuang, provincia de Gansu, es el primer depósito subterráneo de desechos nucleares en China continental. Se rumorea desde hace mucho tiempo y tiene el nombre en código "Beishan No. 1". Pero su nombre exacto es "Depósito geológico de residuos radiactivos de alto nivel de Gansu Beishan". Ubicado a unos 25 kilómetros al sureste de las Grutas de Dunhuang Mogao, es un desierto de Gobi con un área equivalente a la provincia de Hainan. Es vasto y escasamente poblado, con una población de menos de 12.000 habitantes. Se puede decir que, a excepción de la grava y la hierba de camello amarilla, es muy solitario y no tiene eco. El desarrollo económico de Beishan está relativamente atrasado y no hay recursos minerales en el área circundante. La construcción de depósitos de residuos nucleares tiene poco impacto en el desarrollo económico. Las condiciones climáticas aquí también son ideales. La precipitación anual es de sólo 70 mm, pero la evaporación es de 3.000 mm, por lo que el nivel del agua subterránea es muy bajo, lo que reduce el riesgo de que elementos radiactivos se difundan en el agua subterránea. Beishan también tiene condiciones de transporte convenientes. El sitio del almacén está a sólo 70 a 80 kilómetros de la vía férrea. Además, las condiciones geológicas de Beishan son muy superiores. Se encuentra en una zona estable de movimiento cortical. Hay un cuerpo granítico completo donde se ubica el yacimiento. El granito es el mejor 'traje protector' contra la radiación. Los expertos de la Agencia Internacional de Energía Atómica dijeron después de inspeccionar Beishan que Beishan es uno de los sitios de almacenamiento de desechos nucleares más ideales del mundo.

Es urgente la construcción de vertederos de residuos radiactivos de alta actividad.

Porque antes de que se construya el depósito de residuos nucleares, todos los residuos nucleares de alta actividad sólo pueden almacenarse temporalmente en la piscina de boro de la central nuclear. Si el depósito de desechos nucleares no se puede construir a tiempo, la industria nuclear de China enfrentará una situación en la que los desechos nucleares no tendrán dónde almacenarlos.

En este sentido, Estados Unidos ha aprendido una dolorosa lección. Estados Unidos originalmente planeó construir un depósito de desechos nucleares de alto nivel radiactivo en 1998, pero debido a grandes dificultades técnicas, el tiempo de finalización tuvo que extenderse hasta 2010 a pesar de que el gobierno estadounidense invirtió muchos recursos financieros y mano de obra en investigación. Como resultado, más de 40 plantas de energía nuclear en los Estados Unidos fueron utilizadas como piscinas para almacenar desechos nucleares, lo que causó enormes pérdidas económicas y llevó a los propietarios de las plantas de energía nuclear a demandar al Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Está previsto construir el depósito de desechos nucleares de alta actividad de mi país en 2030-2040, lo que se puede decir que es bastante urgente.

Al mismo tiempo, el depósito de residuos nucleares altamente radiactivos es un proyecto costoso. Tomando a Estados Unidos como ejemplo, el presupuesto del proyecto de depósito de desechos nucleares de Yucca Mountain es de 96.200 millones de dólares. Según la escala de la energía nuclear de China en el futuro, el depósito de desechos nucleares de alta actividad de China costará decenas de miles de millones de yuanes y tendrá capacidad suficiente para albergar todos los desechos nucleares de alta actividad generados por la industria nuclear de China en el futuro. Nuestros depósitos atrapan los desechos nucleares en las profundidades del subsuelo para siempre.