今年1月1日起正式實施的《甘肅省輻射污染防治條例》提出，在甘肅省行政區域內處理、處置的乏燃料和放射性廢物，應當繳納生態補償費。

　　放射性廢物處理處置問題又一次成為焦點。

　　在世界核電發展的歷程中，高水平放射性廢物（以下簡稱“高放廢物”）處理處置問題一直吸引各方關注。隨著我國核電站裝機容量的增長，放射性廢物的累積量也快速增加。高放廢物可以實現安全處置嗎？

　　記者近日跟隨中核集團2015年核科普公眾開放周“核你在一起”活動走進了位于甘肅省蘭州市的中國科學院近代物理研究所（以下簡稱“中科院近物所”）。在這里，我國高放廢物處理處置最前沿的研究近在眼前。

　　無法回避的世界性難題

　　加速器驅動次臨界系統。

　　這個在行外人聽來一頭霧水的術語，是中科院近物所ADS系統團隊的研究人員每天都要接觸的名詞，業內習慣稱之為“ADS嬗變系統”。作為這個系統的牽頭研究單位，團隊的每一位研究人員都對這個系統如數家珍。

　　“ADS嬗變系統嬗變長壽命核素能力強，可大幅降低核廢料的放射性危害，實現核廢料的最少化，被國際公認為是核廢料處理最有前景的技術途徑。”研究人員告訴記者。

　　研究人員提到的長壽命核素，正是高放廢物處理處置時最棘手的難題。在核工業廢物中，97%屬于中低水平放射性廢物，剩下的3%屬于高放廢物。這些高放廢物中的長壽命核素要通過自然衰變達到無害化，需要數千年、上萬年甚至幾十萬年的時間。

　　而我國的高放廢物處理處置正面臨困境。按照流程，核電站乏燃料卸出后要先存放在電站內的專門水池中冷卻、降低輻射。由于乏燃料中仍有部分未燃燒的鈾和钚，我國同法國、日本等國選擇對乏燃料進行后處理，可用的核素返回核電站，而后處理產生的高放廢物，則要運至高放廢物處置場進行處置，從此“長眠地底”數萬年。

　　公開資料顯示，按照《高放廢物地質處置研究開發規劃指南》，我國將于本世紀中葉最終確認高放廢物處置庫場址。

　　“如果2030年核電裝機容量達到150～200GWe（吉瓦，一個吉瓦等于一個百萬千瓦），屆時乏燃料累積存量將達到數萬噸。乏燃料，特別是其中長壽命高放廢物的安全處理處置將成為影響我國核電可持續發展的瓶頸問題之一。”研究人員認為，核電的可持續發展必須在確保安全的前提下解決長壽命高放廢物的安全處理處置問題。這是我國乃至國際核能界無法回避的重大問題，也是尚未解決的世界性難題。

　　從幾十萬年到幾百年

　　幾十萬年，顯然是一個太過漫長的過程。

　　中科院ADS團隊目前研究的ADS系統正在努力縮短這個漫長的過程。

　　“通過ADS系統，我們可以把高放廢物中某些長壽命放射性核素的衰變期從幾十萬年縮短到幾百年。”研究人員告訴記者，“一個優化設計的ADS系統的支持比可達到10左右（一個約百萬千瓦的ADS系統可嬗變10個左右同規模壓水堆核電機組產生的長壽命放射性核廢料）。”

　　據介紹，我國科研人員從20世紀90年代起開展ADS概念研究。ADS系統由加速器、散裂中子靶和次臨界反應堆三大分系統組成，要想研究出完整的ADS集成系統，首先要攻克各分系統的單項技術難關。

　　作為這項研究的牽頭單位，中科院近物所協同中科院高能物理研究所、中科院合肥物質研究院的研究人員，目前已在超導質子直線加速器等研究方面取得了重要進展和突破，一些關鍵技術達到國際領先或先進水平，在加速器物理和技術、次臨界反應堆物理和技術等方面的探索性研究也取得一系列成果。

　　“當前我們做的一些單項關鍵技術小型樣機已經達到了ADS嬗變系統的技術指標要求，下一步就需要做出集成裝置。”說起這一點，團隊成員頗為自豪。更為可喜的是，在研究ADS嬗變系統的過程中，中科院近物所團隊還進一步發掘了這一系統在核燃料增殖和產能方面的潛力。

　　“一開始我們僅僅是為了解決高放廢物的處理處置問題來研究這個系統的，但當我們把其中的一些指標做到較高水平時，發現了它在提高鈾資源的利用率方面也有巨大的潛力。”研究人員告訴記者， “如果增加一個高性價比的乏燃料再生循環處理流程，ADS系統在乏燃料處理、燃料增殖和產能3個方面的能力都將得到極大的提升，可以把核電鈾資源的利用率從當前的1%提高到95%，所產生的放射性廢物不到原乏燃料量的4%，放射性壽命減少到約150年。”

　　研發時間緊迫

　　“目前世界上尚無建成ADS集成系統的先例，這對于我國的ADS研發來說既是機遇，也是挑戰。”研究人員說。

　　據了解，歐盟各國、美、日、俄等核能科技發達國家都制定了ADS 中長期發展路線圖，當前正處在從關鍵技術攻關逐步轉入建設集成系統的ADS原理研究裝置階段。如日本2009 年由日本原子力研究機構和高能加速器研究機構聯合建造了日本強流質子加速器裝置，計劃在未來升級工程中開展ADS的實驗研究。

　　“挑戰不小。”研究人員坦言，在加速器方面，工業級ADS裝置要求質子加速器的束流功率大于10 MW，而目前世界上運行的最大功率約為1.4 MW。“這就需要我們提高一個量級，這并不是一件容易的事。同時，ADS嬗變系統中對加速器運行的可靠性要求也遠高于現有的加速器。”

　　時間很緊。這是中科院ADS團隊當前最大的壓力。

　　“考慮到我國核廢料積累的增長速度，ADS嬗變系統在2030 年代投入實際使用是很有必要的。目前我們已經基本解決了原理和關鍵技術方面的問題。下一步要開始進行集成技術驗證，完成這個階段以后才能開始做示范裝置。”研究人員表示，“如果得到及時穩定的支持，有望在2022年左右基本完成乏燃料循環利用驗證等階段性工作，并在2030年左右實現工業級示范。”