放射性废物管理
放射性废物的处理和封存。与国防或和平利用核能有关的一切工作都在某种程度上需要进行放射性废物管理。开采矿藏、生产反应堆燃料、反应堆运行、处理辐照过的反应堆燃料及许多有关的作业会产生液态、固态和气态的放射性废物。在科学实验室,工业施工和医疗过程中,使用放射性材料也会产生废物。废物管理的重要性随着核能计划的进一步推广和多样化,随着核能工业巨大和广泛的发展而相应增加。
安全地处理和封存放射性废物的主要目的是要控制放射性材料的扩散,以防对人和环境造成辐射损伤。对人的损害或者是外部辐射源辐照的结果,或者是摄人放射性物质 (通过食物、呼吸、或者皮肤),经呼吸道和肠胃道后,部分被结合到人体里。在空气、水和食物及人类环境其他要素中的放射性废物沾污物必须保持在规定的浓度以下,该浓度值随现存的各种具体放射性核素或放射性核纱的混合物而不同。含有大量毒性较高的放射性材料的液体和固体废物,需要隔离并永久性地封存在介质中,既使它以某种潜在方式散逸到人类环境中也应使其限制在容许的范围内。人们主要关心的是那些容易进入人体和那些半衰期较长 (几年到几千年) 的放射性材料。
废物管理的焦点是那些核反应堆内产生的放射性同位素。反应堆里,裂变产物(诸如铀或钚等锕系元素的核碎裂形成的化学元素) 与钚及其它超铀核素一起累积在核燃料中。超铀元素也叫做锕系元素,是化学元素周期表上铀以后那些元素。反应堆中钚的浓度为每吨铀含10—20千克,要比自然界里所能发现的高得多,例如,火山喷出的矿物中每吨铀含17克钚已是很高了。
如果对从反应堆里卸出的燃料进行后处理,经化学溶解后,铀和钚较易回收。在回收过程中,那些受欢迎的处理工艺产生了以酸性水溶液形式出现的强放射性废物。正在考虑的其它工艺则有可能产生不同形式的强放射性废物。强放射性废物中含有大多数反应堆裂变产物和锕元素,以及少量铀和钚的残余物。这些废物放射大量有潜在危险的电离辐射,并产生大量热量,需要进行充分冷却。由于后处理阶段一般只溶解少量核燃料包壳,所以这些强放射性废物通常只包含少量作为活化产物在包壳内生成的放射性核素。而包壳外层废物与后处理工厂其它几种辅助的废物流一样,作为单独的固体废物流处理。