一、核廢料的危害

　　核廢料，指在核燃料采掘、生產、加工、乏燃料后處理、核設施退役過程中產生的以及核反應堆用過的不再需要的并具有放射性的廢物。其危害主要來自放射性、射線危害和熱能釋放三個方面。

核廢料的危害來自放射性

　　核能的廣泛利用必然產生大量核廢料。從核燃料的開采，到燃料元件的制造，再到核電廠的運行以及乏燃料的后處理和核設施的退役，都將伴隨著核廢料的產生。通常所說的核廢料包括低放射性核廢料、中放射性核廢料和高放射性核廢料三類。第一種通常是生產過程中被輻射過的一些物品及一些廢氣廢液；第二種通常是發電過程中所產生的一些廢液廢物；第三種包括高放廢液和從堆芯中置換下來的乏燃料。乏燃料是經受過輻射照射、使用過的核燃料，因為其利用率僅僅達到了百分之幾，具有很高的放射性。

　　二、核廢料處理現狀

　　由于核燃料的高度危險性，同時原有處理方式容量有限，如何處理世界新生產的核廢料成為擺在世界各國面前的一道難題。核廢料處理是將核電產業各環節產生的核廢料經過減容、分類、整理、固化、包裝、吊裝、運輸、貯存等手段達到與生物圈有效分離的目的，在核電產業鏈中具有重要地位。

　　放射性廢氣處理主要通過除塵器、冷凝器、硝酸汞除碘洗滌器和NOX吸收器進行處理，然后，再依次通過第二除碘洗滌器、含銀沸石除碘吸收器和高效顆粒過濾器進行處理，最后經由100米以上的大煙囪排入大氣。相對而言，放射性廢液和廢物的處理過程更加復雜，國際原子能也提出了嚴格的要求。

國際原子能機構對核廢料處理提出了嚴格的要求

　　1、中國核廢料處理存在的問題

　　我國核廢料處理產業起步較晚，發展進程相對核電發展而言較為滯后。根據《中國核工業》2015年的報道，我國后處理產業尚未形成工業生產能力，與法、英等世界核大國差距明顯，甚至還要落后于印度。同時，目前還存在中間貯存技術路線不確定、MOX燃料的應用研究不夠、責權利的劃分不明確等諸多問題。

我國核廢料處理產業尚存在諸多問題

　　我國中低放固體核廢物一般存儲在暫存庫中，高放射性廢料主要是暫存在各自的硼水池中。國家環保部已建成運行的2座批準的處置容量合計14萬立方米，遠低于核電廠運行固體廢物的積存量，高放廢料地質處置庫短期也難以建成。目前，運行時間較長的大亞灣、秦山、田灣等核電站的中低放固廢暫存庫和乏燃料池均出現接近飽和的狀況，核廢料處理需求。

　　中低放核廢料一般采用近地表處置。設備、工具、衣物、濃縮殘液等中低放核廢料經過減容、固化處理，轉化為耐久穩定的固化體。固化體裝入特定的密閉金屬桶后，先送到現場廢物庫貯存，然后再運輸到符合規定的區域儲存在地下100到300米淺層廢物庫中，安全監管年限為300-500年。

　　中、低放廢液首先進行沉淀和過濾、蒸發、離子交換和膜技術（如電滲析、反滲析、超濾膜）。將比活度低的核燃料放射性廢水經行蒸發，然后留下比活度高的液體，稱為蒸殘夜。蒸發后進一步固化，再進行淺層填埋或地表處置。首先對固體廢物進行切割、碎化、壓縮等減容處理，然后固化裝桶后放入廢物庫。除此以外，焚燒是處理可燃廢物的最佳選擇之一。據估計，科研院所在科學實驗過程中產生的放射性散料廢物有一半多是可焚燒固體廢物，焚燒處理廢物的減容比可達到100:1或者更高。

中低放廢液處理過程

　　高放廢液放射性強，半衰期長，發熱率高，腐蝕性大，對其處置非常嚴格。一般先用特制的不銹鋼槽貯存，處理時采用固化技術（多使用玻璃固化方式）固定住廢液，并且長期禁錮住放射性核素，最后進行地質處置。此外，各國也在研究通過化學分離把高放廢液中的超鈾元素和長壽命裂變產物分離出來，制成燃料元件或靶件送反應堆或加速器中，通過核反應使之嬗變成短壽命核素或穩定元素，國內已有相關研究。

　　2、核廢料處理的方式

　　核廢料中最難解決，同時危害最大、半衰期最長的就是乏燃料，乏燃料處理是核廢料管理的重中之重。乏燃料一般先在核電站臨時貯存，每個核電站的核廢料臨時存放庫可存放電站運行10年產生的核廢料。臨時儲存庫滿但無法進行后處理時，就必須謀求離堆貯存。乏燃料的處理有兩種方式：一是像美國的“一次通過式””，將乏燃料直接進行地質處理；二是像法國、英國一樣，采用臨時濕式貯存再進入閉式循環的后處理方式，最后進行地質處置，我國目前傾向于該技術路線。

　　一次通過是指將乏燃料冷卻后直接進行地質處置的方式。由于高放射廢棄物半衰期長，毒性強，輻射強，可能造成的危害大，欲使放射性廢物與生物圈永久隔離，達到安全管理和處置的目的，從現有科技水平看，地質處置是最可行的方式。地質處置指把高放廢物處置在500-1000m深的地質體中，通過建造一個天然屏障和工程屏障相互補充的多重屏障體系，使高放廢物對人類和環境的有害影響低于審管機構規定的限值，并且可合理達到盡可能低。全部地下處置工作必須由地面操縱的機械完成。

　　但是，選擇這樣的地質處置庫是一個世界性的難題。選址的原則包括：地質穩定，遠離活斷層和強地震帶；主巖有足夠厚度和面積；水文地質條件清楚；主巖孔隙度小；主巖導熱性能好；主巖機械強度高、熱穩定性和輻照穩定性好；主巖化學吸附性能良好；人煙稀少，無地下資源。因此，雖然很多國家都建造了地下實驗室，但建設地質處置庫的只有芬蘭和瑞典。

　　我國已提出將在2050年前后建成高放廢物處置庫，目前仍在場址預選研究階段，在對華東、華南、西南、內蒙和西北等5個預選區進行初步比較的基礎上，重點研究了西北甘肅北山地區。開發和建設時間分為三個階段：2006-2020年是試驗室研究開發和處置庫選址階段；2021-2040年是地下試驗階段；2041-2050年是原型處置庫驗證與處置庫建設階段。

我國地質處置庫發展計劃

　　閉式循環可以從輻照后乏燃料中回收有用的鈾和钚，再制成新燃料元件返回熱堆或快堆使用，能大大提高鈾資源的利用率。如果實現快堆核燃料閉路循環，鈾資源利用率可提高60倍左右，這意味著本來能使用50-60年的天然鈾可利用3000余年。對乏燃料進行后處理，既回收循環使用了其中有用的鈾、钚，也大大降低了需要處置的高放廢物的毒性和體積。產典型代表就是可以用核廢料生產MOX燃料。MOX燃料是由7%的钚239氧化物和93%的鈾238氧化物混合制成的。設計的巧妙之處在于，將核廢料里的钚以及自然儲備更多的鈾238給利用了起來。當鈾238吸收一個中子之后，會經過一些核反應轉變為钚239，而钚239也能發生核裂變反應，能夠用于核電站發電。乏燃料后處理技術已有50多年的歷史，目前世界上從事商業后處理的國家包括法、英、俄羅斯、日本、印度等。法、英兩國大型商業后處理的水平處于世界領先地位。70年代中期美國由于政治原因完全停止了商業后處理活動，但從未停止過有關后處理技術的研究，2006年明確宣布重啟了后處理計劃。目前正在運行的大型商業后處理廠有：法國的阿格工廠，年處理能力為1600噸；英國的塞拉菲爾德后處理廠，年處理能力為900噸。我國尚無建設完成的商用大型后處理廠。

　　三、我國核廢料處理行業發展趨勢

　　中國目前運行的反應堆數排世界第五，在建反應堆位居世界第一。目前全世界有439座反應堆正在運行，66座反應堆正在建設。分國家來看，全球運行核反應堆數量最多的4個國家是美國、法國、日本和俄羅斯，美國運行的核反應堆有99個，中國有30個（含中國實驗快堆），位列世界第5。

　　1、我國核電發電量占總發電量自2010年以來逐步提升，2015年全國核電累計發電量為1689.93億千瓦時，同比上升29.42%，約占全國累計發電量的3.01%。但是，我國核電發電總占比在全球運行核反應堆數最多的10個國家中僅高于受福島核事故影響的日本，遠低于世界平均水平23.3%。

我國在運反應堆排世界第五，在建反應堆排名第一

2005-2015年我國核電發電量走勢圖

　　2015年底全國核電裝機容量2642.74萬千瓦，按照2020年裝機容量5800萬千瓦計算，年為均增速約為17%。由于到該規劃并未考慮內陸核電建設，考慮到我國規劃中核電站大多分布在內陸地區，如果內陸核電項目通過研究論證，則實際增速將更高。

　　2、受全球不斷增長的電力需求、不斷加強的環保意識和化石燃料價格及供應波動驅動，發展核電成為世界主要國家的普遍選擇，越來越多的國家也表現出對于發展核能的興趣和熱情。2014年核能發電占比最高的是法國（73.3%），此外如美國（19%）、俄羅斯（18%）、韓國（28%）和瑞典（38%）等核能發電占比均達到較高水平。新興國家方面，世界核協會宣稱，45個沒有核能的國家正在考慮使用核電。

核電已經成為世界的主要能源之一

　　隨著核能發電在世界上越來越廣泛的應用，核廢料的產生將進一步提速。一方面，核站

　　運行過程中會不停產生核廢料，另一方面，發達國家關停核電站的過程中也需要處理大量核廢料。因此，核電的普及也帶來了核廢料處理需求的不斷提升。

　　3、隨著我國“一帶一路”戰略推進，很可能激活當地的核電市場。國家發展改革委、外交部、商務部于3月28日聯合發布了《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》，宣告“一帶一路”進入了全面推進階段。“一帶一路”是中國對外開放新戰略的重要組成部分，為設備出口與境外直接投資提供便利與支持，涉及60多個國家、40多億人口，沿線國家較多有明確意愿考慮發展核電。同時，我國核電“走出去”戰略得到了國家政策的大力支持。國家主席習近平和國務院總理李克強在2014年的國事訪問中多次“推銷”核電。2015年1月，在我國核工業創建60周年之際，李克強總理作出批示指出，全面提升核工業競爭優勢，推動核電裝備“走出去”。

　　核電“走出去”戰略不僅僅是說出口核電機組，也包括燃料供應、技術支持、核廢料處理技術與設備的出口等方面。隨著我國核電出口的不斷推進，預計相關產業、包括核廢料處理的市場空間都將獲得極大拓展。

　　4、核廢料處理產業鏈可分為站內處理、運輸和核廢料處置場三個環節。其中我國目前唯一一家具有運輸乏燃料資質的公司為中核集團旗下的清原環境技術工程公司；我國的中低放廢料處置場已建成運行的僅有2座，乏燃料離堆貯存接收地為四〇四廠等。

　　2014年全國核電裝機容量2,029.66萬千瓦，全國核電站一年約產生中低放核廢料約2,000立方米，乏燃料為530噸左右。按比例計算，每百萬千瓦的裝機容量一年產生中低放核廢料約100立方米，乏燃料約約25噸。根據2014年11月發布的《能源發展戰略行動計劃（2014-2020年）》，到2020年核電裝機容量達到5,800萬千瓦，將產生中低放廢料約5,800立方米，乏燃料約1,450噸。此外，由于核廢料處置建設落后于核電機組的建設和運行，目前我國的在運核電站堆積了大量的核廢料。核電廠的高放射性廢料主要是暫存在各自的硼水池中。如果假設每年核廢料按比例增長，2015-2020年共產生乏燃料5,940噸，算上之前存放在硼水池的廢料3,000噸，2020年將有8,940噸乏燃料待處理。

2014-2020年乏燃料產量預測

2014-2020年中低放核廢料產量預測

　　核廢料處理市場包括兩大部分，一部分為建設投資，另一部分為每年發生的核廢料處理運營市場。根據我們的測算，如果不考慮再循環工廠建設，來未來5年間核廢料處理總體市場空間過超過150億元/年過，其中運營費用超過90億元/年；考慮再循環工廠建設，總體市場空間將達到近300億元/年。