高放废物地质处置研究开发规划指南

为了在本世纪中叶妥善解决高放废物安全处置问题，保护人类和环境，为核工业可持续发展创造条件，需要启动国家级高放废物地质处置研究开发规划，全面、系统、科学、协调地部署研究开发工作。为此，特制定本指南，为动员全国各方面力量开展研究开发活动提供指导性意见。指南仅限于高放废物地质处置研究开发工作，不涉及其他技术路线的深入研究。随着国内外研究开发工作的进展，以及科技和社会的进步，指南将适时更新。

一、需求分析

核科学技术的发展与核能的和平利用是20世纪人类最伟大的成就之一。但随着核能和核技术的不断发展，特别是上世纪中叶以来，人类开发利用核裂变能产生了大量高放固体废物。乏燃料后处理产生的高放废液固化体和核电站卸出的一次通过准备直接处置的乏燃料等都属于高放固体废物。

由于高放废物含有放射性强、发热量大、毒性大、半衰期长的核素，需要把它们与人类生存环境长期、可靠地隔离。如何安全地处置高放废物已成为当前放射性废物管理的难点问题，已引起国际社会的广泛关注，世界各有核国家都将高放废物的安全处置看作是保证核工业可持续发展、保护人类健康、保护环境的一项战略任务。世界先进国家核能发展的历程表明，放射性废物的安全处置问题，尤其是高放废物，已成为制约核能可持续发展的因素之一。因此，高放废物的安全处置是关系到国土环境、公众安全和核工业健康、可持续发展的重大问题，也是核工业活动中必不可少的重要环节，必须对高放废物的处置问题进行研究并加以妥善解决。

在众多处置方案中，高放废物地质处置是开发时间最长，也是目前最有希望投入应用的处置方案。高放废物地质处置是把高放废物处置在深部的地质处置库中，使它永久与人类的生存环境隔离，这种埋藏高放废物的地下工程一般称为高放废物处置库。

高放废物地质处置是一项以放射性核素的包容、阻滞为核心内容，以多重屏障(地质介质属于天然屏障，废物体、包装容器和缓冲回填材料等属于工程屏障)为主要手段，以及千年到万年以上公众健康和环境保护为安全目标的极其复杂的系统工程。它涉及工程、地质、水文地质、化学、环境安全等众多学科领域，集基础学科、应用学科、工程学科为一体，属于综合学科群的攻关项目，集中体现了科学技术和社会经济发展对人类集体智慧和能力的巨大挑战。首先，废物体具有极强的放射性，含有几十种核素，在高温、高压的条件下，受“热－水－力－化学”(THMC)复杂的耦合作用、地下水的浸渍、地震或地质构造运动等多因素影响，大大增加了研究开发工作的难度；其次，面临许多未知或以前很少涉足的科学问题，如深部地质环境下的胶体化学，有机质、微生物、气体与放射性核素及其周围介质的反应，THMC耦合效应，深部地质环境下数据和模式的不确定性，时间和空间外推的可信度，深部地质环境安全评价研究中确定论、概率论方法学的开发等；再次，由于高放废物中关键核素寿命长，对处置的长期安全性要求高，准确预测在这漫长的时间长河中地质、气候和人类生存环境中天然变化和诱发变化，及由此变化引发的放射性核素的迁移及环境影响，并且要满足一定的不确定性要求，这是对只有数千年文明史的人类知识和能力的挑战。这些问题的解决都需要高素质的研究队伍去探索和研究，这无疑需要进行长期的研究开发工作。如美国高放废物地质处置计划从1955年开始，历时50多年，虽已取得重要进展，但至今尚未进入工程建造阶段。

由于高放废物的毒性大、寿命长，很少有哪个国家愿意把别国的高放废物存放或处置在自己的国土上，各核能大国都在研究开发自己的高放废物处置技术。我国核能工业要持续发展，也要依靠自己的力量在自己的国土上解决高放废物安全处置问题。自1985年以来，和世界大多数国家一样，我国选择了地质处置作为我国高放废物处置的主攻方向，开展了大量前期研究开发工作，但还有许多研究尚未开始，场址选择也只作了很初步的工作。2003年颁布的《中华人民共和国放射性污染防治法》明确了我国高放废物和α废物实施集中的深地质处置这一基本政策，为高放废物处置指明了方向。继续深入开展高放废物地质处置研究工作，为我国核能可持续发展创造良好条件是非常必要的。

当前，我国核电进入了一个新的积极发展阶段。随着核电的发展，我国高放废物和α废物将会大量增加。为了能在本世纪中叶妥善解决高放废物安全处置问题，保护人类和环境，为核工业的可持续发展创造条件，我们必须从现在起，在已有工作的基础上，启动国家级高放废物地质处置研究发展规划，全面、系统和科学地部署研究开发工作。

二、国内外发展概况

2．1 国外高放废物地质处置概况

自美国科学家1950年提出高放废物地质处置的设想至今已有55年的历史。55年来，“地质处置”已从原来的概念设想、基础研究、地下实验研究，进入到处置库场址预选，少数国家已确定场址(芬兰于2001年确定奥尔基洛托场址、美国于2002年确定尤卡山场址)的阶段。尤其在过去10年，高放废物地质处置研究已取得重要进展。经济合作与发展组织核能机构(OECD／NEA)于1999年出版的“国际放射性废物地质处置十年进展”一书综述了各国在法规、选址、场址评价、工程屏障、地下实验室、概念设计、性能评价、处置库建造、公众接受等方面取得的重要进展，主要表现在以下几方面：

2．1．1 法规标准的制定

法规和标准方面有了很大的发展。如在国际原子能机构(IAEA)的支持下，《乏燃料管理安全与放射性废物管理安全联合公约》已于2001年6月18日生效，至2005年8月已有34个国家成为缔约国；国际放射防护委员会(ICRP)出版了《固体放射性废物处置的辐射防护原则》(ICRP－64)，《放射性废物处置的放射防护政策》(ICRP－77)和《适用于长寿命固体放射性废物处置的辐射防护原则》(ICRP－81)；国际原子能机构也颁布了《高放废物地质处置安全要求》(WS－R－4)等一系列国际认同的非强制性放射性废物安全标准(RAWASS)。许多国家开展了高放废物处置战略、策略和多方案比较研究，有十多个国家提出了高放废物地质处置库的构想或规划，大部分规划正在实施中。

2．1．2 技术研究开发进展

在处置地质方面：前期研究开发工作主要集中在选址和场址评价研究。目前处置库的选址和场址评价工作进展较快的是美国和芬兰。美国已选定内华达州的尤卡山场址，并已完成场址评价工作。芬兰于2001年确定处置库场址，目前正在开展详细的场址评价工作。瑞典正在2处场址上开展场址评价工作。德国的选址工作早在60年代就已开始，场址评价施工了许多钻孔，还建造了深度为840m的地下实验室以评价场址的适宜性。法国选址工作始于1987年，至目前为止已研究了三处场址，并动工建造布儒(Bure)粘土地下实验室。

在处置化学方面：美国、德国等国家从上世纪六、七十年代开展研究工作，其目标是掌握规律，尽可能减少关键核素向生物圈的迁移。已在以下五方面开展了大量的工作：(1)核素形态：主要是处置环境下的水溶液化学，即核素的溶解、浸出，水解、络合、价态、氧化还原、核素形态等；(2)核素与介质的作用：包括地质及工程介质与核素的物理、化学反应；(3)特殊作用：高放废物地质处置中有许多特殊作用，如热－水－力－化学耦合作用，辐射分解作用，胶体、微生物、有机质、气体的作用、低浓界面化学等；(4)介质的化学行为：如围岩、包装材料、固化体的高温稳定性及长期抗腐蚀能力等；(5)核素迁移研究。

在工程技术方面：涉及设计技术、工程屏障技术、建造与运行技术等方面。表现在：(1)地下实验室的设计技术、建造技术日臻成熟，美国、加拿大、比利时、瑞典等国已建成了高放废物地质处置地下实验室，并进行了大量处置工程技术研究。在加拿大、瑞典、德国、瑞士、比利时等国花岗岩、岩盐或粘土岩中建造的地下实验室及其成功运行，提供了设计和建造技术的良好范例。(2)美国开发的在岩盐和凝灰岩中开挖和建造处置库的技术，在废物隔离示范设施(WIPP，主要用于处置国防超铀废物)的建造、运行和尤卡山高放废物处置库的研究开发中进行了验证。(3)工程屏障技术方面，正在开发的废物容器材料、容器结构设计、封装工艺、容器长期稳定性、高放玻璃固化体及乏燃料的抗浸出性能和长期稳定性研究、缓冲／回填材料筛选、配方及性能研究等，展现了丰富多样的阶段成果，如开展研究的废物容器材料有铜、钛、碳钢、球墨铸铁、镍基合金Alloy22等，各国将根据自己的国情和需求进一步开发合理、适用的工程屏障技术。普遍的趋势是许多国家越来越重视工程屏障的作用。(4)法国、美国、荷兰等国家制定法律要求考虑高放废物处置的可回取性或可逆转性，瑞典、瑞士、加拿大和英国的实施者为可回取性做了许多工作，正在开发过程中，目前尚未见到已公布的成熟技术。处置库运行、封闭、监管技术尚处于概念设计阶段。

在安全评价方面：为保证地质处置的安全，必须了解处置库选址、设计、建造、运行、关闭和关闭后监护等各个阶段是否满足处置安全要求，同时还必须证明整个废物处置系统的长期安全性。其进展可以概括为：(1)国际放射防护委员会提出了高放废物地质处置的基本安全要求；(2)国际原子能机构和其他一些国际组织，如经济合作与发展组织核能机构，建立了处置安全国际标准和安全评价方法学；(3)许多国家建立了国家标准并开展安全评价实践活动。这三个方面既是相互衔接的，又是互动的。从技术层面上看，国际上对处置库性能评价近十几年来所取得的重要进展包括：(1)对处置库系统各组成部分的性能及其各自作用的认识；(2)不确定性的处理；(3)评价成果的表达；(4)对选址、特性评价与处置库设计的信息反馈等四个方面。此外，国际原子能机构还未完成高放废物地质处置安全评价相关国际标准的制定，而且在安全目标和安全评价方法学方面，要完全满足国际放射防护委员会提出的要求还有一定的距离。迄今已有美国、英国、法国、德国、加拿大和瑞士等国制定了高放废物地质处置的安全目标和安全准则。

2．1．3 国际合作

国际组织和国际合作有力地促进了高放废物地质处置发展。国际原子能机构、经济合作与发展组织核能机构，欧盟以及国际放射防护委员会等国际组织通过举办国际论坛、提供技术援助、研讨制定法规、标准、导则，发布出版《共同认识》等国际合作活动，有力地促进了各国的废物管理计划。各国之间开展了形式多样的双边、多边合作，如共建原型处置库、承包研究项目、合作研究、人员互访等，特别是在地下实验室联合研究计划中各国合作研究，为技术发展做出了重要贡献。

2．1．4 存在的问题

尽管高放废物地质处置的研究已经取得了重要进展，但由于高放废物地质处置的复杂性和不确定性，仍显现出一些问题，导致一些国家的研发计划或工程实施遭受挫折，出现停滞和反复的情况。究其原因，主要有以下几点：

首先，有些国家在决策过程中缺乏与公众的沟通，公众对其缺乏足够的理解和信任，因此未能获得公众的信任和支持，使得高放废物地质处置进程出现挫折或反复。

其次，上世纪九十年代以来，公众和社会对高放废物地质处置在技术、安全和社会伦理等方面提出了一些新的要求，也出现了一些新的理念，需要有足够的时间进行研究和验证，增加了研究开发的工作量和难度。如要求更长的安全评价期(百万年或更长)，可回取、可逆转、代际公平等新理念的出现。

2．2 国内研究与开发现状

我国高放废物地质处置研究始于1985年，在原核工业部组织下制定了初步的研究发展计划(简称SDC计划)，成立了研究协调组，并从国防预研经费中拨出少量经费，安排了工程、地质、化学、安全等四个领域的研究项目。原核工业部的有关研究院所，以及清华大学、南京大学、北京大学、复旦大学、中国地质大学、中国矿业大学、长春地质学院等参与了SDC研究计划。中国科学院武汉岩土力学研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国地震局、中国科学院金属研究所、香港大学、中国科技大学、河海大学、东北大学等研究机构通过国际原子能机构的技术合作(TC)项目、自然科学基金、承接国外研究任务、参与国际合作研究计划等方式，完成了许多研究工作和技术标准的编制。国家环保总局及一些环境保护研究机构针对《中华人民共和国放射性污染防治法》的编制做了大量研究工作。近20年来，在各有关方面的推动下，取得了如下进展：

2．2．1 法规标准的制定

经过近20年的跟踪研究，建立了少量的技术标准，如地质处置方面，已颁布《地质处置库选址》技术标准。在法律层次明确了高放废物处置的技术路线和基本原则，如2003年全国人大颁布的《中华人民共和国放射性污染防治法》规定对高放废物和α废物应当采用集中的深地质处置方法。

2．2．2 技术研究开发进展

在处置地质方面：开展了高放废物处置库场址预选，对华东、华南、西南、内蒙和西北等5个预选片区进行比较，重点研究了西北预选区(即甘肃北山预选区)；在西北预选区及其旧井地段、野马泉地段和向阳山地段进行了一些基础性的工作，如研究了甘肃北山及其邻区的地壳稳定性、构造格架、地震地质特征、水文地质条件和工程地质条件等；在旧井地段和野马泉地段1：50000地面地质调查的基础上，施工了四口深钻孔，首次获得甘肃北山场址的深部岩样、水样和相关数据资料，钻孔电视图像和钻孔雷达图像等；初步建立了一些场址评价的地质学方法；开展了天然类比研究；参与国际DECOVALEX研究计划，在THM耦合效应理论分析和模拟研究方面取得了一些进展。

在处置化学方面：建立了模拟地质处置中化学环境的研究试验装置；研究建立了一系列研究试验方法和分析方法；研究了关键核素在甘肃北山真实样品中的化学行为，如测定了镎、钚、锝在特定地质环境下的地下水中的溶解度、价态、扩散系数，在围岩中的吸附分配比、扩散系数等；对关键核素在模拟处置条件下的化学反应和物理作用开展了应用基础研究及机理研究。

在工程技术方面：初步进行了源项调查；初步调研了国外处置库和地下实验室的概念设计；选择了内蒙古高庙子膨润土矿床作为我国缓冲／回填材料的供应基地，并研究了高庙子钙基、钠基膨润土物质成分、理化、水理、力学性能；对处置库的热－水－力耦合现象进行了很初步的探索；承接国外任务，研究了低碳钢、钛及钛钼合金、C22合金在模拟条件下的腐蚀行为。

在安全评价方面：初步调研了国外地质处置的安全目标、安全评价方法和步骤以及相关的研究内容；引进了一些国外的评价模式和计算机程序，并做了少量的消化吸收工作；在缓冲／回填材料的热－水－力耦合模式方面做了一些研究；我国在中低放废物处置安全评价研究中积累的经验也可供借鉴。

2．2．3 国际合作

我国与国际原子能机构、美国、法国、加拿大、日本、韩国、瑞典、瑞士、比利时、芬兰等国家或国际组织开展了国际合作和技术交流。中国核工业集团、中国科学院系统和一些大学积极参与国际合作研究计划，从国际原子能机构获得技术合作项目，得到了一些先进技术和设备及经费资助，来访的国际专家赞扬我国投入少、产出多，成果丰富，这些对我们的工作都起到了积极的促进作用。

2．2．4 问题和不足

过去20年的工作基本上属于部门的研究开发工作，总体来看仍处在技术准备阶段，还存在许多问题和不足之处，主要表现在以下几方面：

1．缺乏国家级的研究和开发规划，总体需求、发展目标和研发思路不清晰。

2．许多基础研究工作不够深入，虽然经过近20年工作，目前仍处在技术准备的前期。

3．研究开发工作不全面、不协调，各学科之间发展不均衡。

4．研究开发工作的组织管理薄弱；经费投入少，队伍小，力量弱；具体项目实施中也存在一些问题。

三、总体思路

按照科学发展观的要求，坚持以人为本和全面协调可持续发展的指导思想，根据核工业发展对高放废物地质处置的要求，以工程需求为牵引，我国高放废物地质处置规划研究的总体思路是：统筹规划、协调发展、分步决策、循序渐进。

3．1 统筹规划、协调发展

高放废物地质处置研究开发规划是以研究和开发为先导，以建造一个国家处置库为最终目标。规划按工作属性分为研究开发和工程建设两个阶段，研究开发约需四十年，工程建设约需十年。

高放废物地质处置需要众多学科、全国众多单位的长期研究开发，要保证研究开发工作有条不紊、高效协调地进行，就必须加强统一领导，建立精干高效的指挥机构；必须总揽全局，科学筹划，编制总体规划，并建立定期修编制度；以高放废物处置规划网络图为主纲，各方面工作全面协调发展。

全面协调发展包括三个方面的含义：一是立法、审管、执行等层面全面协调发展；二是工程、地质、化学、环境安全等学科领域全面协调发展；三是硬件建设(研究设施、装备、地质勘查、试验研究等)和软件开发(模型、数据库、程序、管理工作等)全面协调发展。

首先，高放废物地质处置涉及公众健康和环境安全，必须在国家法律框架内依法开展工作。作为国家级的研究开发规划，起步之初应加快立法、审管、执行等层面相关法律、法规、标准的研究和制订工作。国内外的经验已经表明，对这种公众瞩目、举国关注、环境敏感的重大项目，必须要法规先行，以法规来统一各方认识，规范各方行动。由于是探索性工作，立法、审管、执行等层面相关法律、法规、标准的制订尚缺乏经验，需要不断地研讨和磨合，携手同行、协调发展是唯一的选择。

其次，高放废物地质处置是一个复杂的系统工程，它涉及许多相互交叉的学科领域，如地质与水文地质学、地球物理与地球化学、岩石力学、材料科学与工程技术、核物理、辐射化学、放射化学与核化工、辐射安全与环境保护等，各学科之间相互交织、渗透，构成庞大而复杂的系统网络。因此，研究开发要兼顾各方面的发展，各学科和各单位要协同配合，互相联系，互相促进。只有各学科全面、协调发展，才能使各学科形成统一的整体，推动高放废物地质处置工作顺利前进。

再次，在逐步改善硬件条件的基础上，加强软件研究工作。由于试验研究的时间短暂、空间有限，远不能满足处置库安全评价的时空要求，需要开发物理模型和计算机软件模型进行外推，软件开发和工程研究并举，协调发展、循序推进。

3．2 分步决策、循序渐进

高放废物地质处置工程，从选址开始，到处置库封闭，要持续一个世纪以上，期间要做许多重要的决策。基于其过程时间太长，具有探索性，政治、社会敏感性以及公众接受等的要求，需要我们分步决策、循序渐进。

无论是先进的发达国家还是中国，都不可能精确预测地质处置研究开发今后几十年的发展进程，也无法预计未来上百年国际、国内环境和科学技术进步对地质处置的影响，需要我们采取循序渐进、逐步推进的策略。

对这个未知领域的探索，没有成功的经验可借鉴，研究开发手段一般只能在很小的时间、空间尺度内进行，研究成果外推的结论往往不完全符合大尺度时间、空间的实际，这就需要修改原来的认识、计划和设计。美国尤卡山场址即为一例。其氯－36测量表明存在着迄今为止尚未被模拟出来的更快速的水径流通道，必须修正水流模型。尤卡山的事例说明探索性工作本身的不可预见性和风险性，要求在立法、审管、计划和实施中采取更为谨慎的、分阶段、小步伐渐进、可逆转的做法。

高放废物包含大量的放射性核素，具有放射性核素释放和迁移的高风险(环境风险、安全风险、反恐风险)，以及政治和社会敏感性。近几年，国际原子能机构已把高放废物地质处置列为研究开发和国际合作重点关注的工作内容。

让公众接受，需要与公众充分沟通，需要平衡各方利益，需要花费大量时间进行宣传，请公众参与，建立考虑公众利益的机制。国外对高放废物地质处置公民投票的人文科学调查表明，公众的接受活动只能采取小步伐渐进式的方式进行，过急过快都不利于推进高放废物地质处置工作。

我国高放废物地质处置库的研究开发和建设也将是一个漫长的过程，可以考虑采用“可改变的分阶段方案”。“可改变的分阶段方案”的重点是一种谨慎的发展步骤，它的基础是在计划中不断获得新知，并保持计划的可变性，而不是追求一些预先设立的死板的里程碑。这种方案要求从容不迫地前进，但不会造成严重的资源浪费和不可接受的后果。根据研究开发规划和关联网络图，找出把整个系统工程分成各阶段、子阶段的“决策点”或“节点”。实施者在每个决策点或关键节点上，要收集和评估所有当时可获得的相关信息，确定下一阶段的备选方案。同时，用新知和相关信息对最终地质处置库的安全性进行再次评估，把结果与公众沟通，与利益相关者对话。“决策点”和“节点”的引入，将减少代价巨大的失误的可能性。

四、发展目标

我国高放废物地质处置研究的总目标是在我国领土内选择地质稳定、社会经济环境适宜的场址，在本世纪中叶建成高放废物地质处置库，通过工程屏障和地质屏障的包容、阻滞，保障国土环境和公众健康长时间内不会受到高放废物的不可接受的危害。

研究开发和处置库工程建设包括三个阶段：试验室研究开发和处置库选址阶段(2006－2020)、地下试验阶段(2021－2040)、原型处置库验证与处置库建设阶段(2041－本世纪中叶)。(*各阶段的时间坐标是依照本世纪中叶建成高放废物地质处置库的发展目标大致划分的，时间坐标能否实现取决于人力、财力的投入，研究开发的进度，相关的管理工作，以及国际合作的水平。)

各阶段目标是：

2020年前后，完成各学科领域试验室研究开发任务(前期)，初步选出处置库场址，完成地下实验室的可行性研究，并完成地下实验室建造的安全审评。

2040年前后，完成地下实验室研究开发任务，初步确认处置库场址，完成处置库预可行性研究报告，完成原型处置库可行性研究和安全审评。

本世纪中叶，完成原型处置库验证实验，最终确认处置库场址，完成处置库可行性研究和处置库建造的安全审评。建成处置库，通过处置库运营的安全审评。

五、研究开发规划纲要

5．1 试验室研究与场址选择阶段(2006－2020年)

5．1．1 专题1战略、策略、规划、法规、标准研究

2020目标：完成带有整体性和贯穿性的对其他专题具有指导意义的战略、策略思想和规划方案研究，为国家制订有关高放废物处置的法规和标准提供技术支持。初步建立一套较为完善的法规体系、技术标准。

1．战略、策略、规划及管理研究

研究、跟踪国际发展动向，制定我国研究开发的战略和策略；调研各国立法、审管、执行、实施、咨询、监督、资金、审计等管理构架，提出评价意见和建议；了解国际在公众接受方面的做法，提出我国公众参与的机制；制订我国高放废物地质处置研究和开发的中长期规划。

2．法规和标准研究

研究制定安全主题和发展主题构成的两个放射性废物管理系列法规，规定高放废物地质处置的安全目标、环保要求、发展规划、经费筹措、审批程序和责任制度；在放射性废物管理的技术标准系列中，规定高放废物地质处置的选址、设计、建造、运行、关闭和监护的工程技术与安全防护技术要求。

3．社会学问题研究

研究公众和利益相关者参与评审、研究开发、决策的措施和程序，研究宣传、沟通及信息反馈机制。

5．1．2 专题2处置工程研究

2020目标：大力加强处置工程研究和设计工作，发挥其汇聚成果、牵引带动的作用；深化、完善废物源项调查和地下实验室设计和处置库概念设计；完成包装容器、缓冲材料等工程屏障系统的材料筛选、结构及性能验证；完成多重屏障系统优化配置研究，保障多重屏障系统的有效性，提高可信度；建立处置工程信息库和三维设计模型。

1．废物源项调查

根据目前我国高放废物的现状和今后我国核能发展规划，调研拟处置废物的类型、数量、来源、总活度及核素组成和其他物化特性等，为处置库概念设计的规模提供依据。

2．地下实验室设计和处置库概念设计

调研国外地下实验设施和地质处置库设计现状；规划并设计地下实验设施和地质处置库的布局和相互关系；研究在地下实验室开展的实验内容、仪器设备；研究开挖和构筑的技术与设备；完成地下实验室的设计；完成处置库的概念设计。

3．工程屏障系统研究

研究废物体、废物体容器、包装容器、缓冲材料(或防水罩)、回填材料等构成的工程屏障系统，对其进行评价分析，提出各组成部分相应的材料、结构及性能要求，完成性能评价。

4．处置工程系统优化

加强高放处置多重屏障系统整体性、互补性、动态性研究，吸取国际经验，在风险分析及评价和经济分析的基础上，对整个系统进行优化配置，保障多重屏障系统的有效性，提高可信度。

5．处置工程信息库建立和三维设计模型开发

建立处置工程信息库，使数据和资料管理具有可追溯性；开发三维设计模型，便于直观了解处置库的结构和功能。

5．1．3 专题3处置地质研究

2020目标：初步选出高放废物处置库场址，针对选址工作的不同阶段(①预选地区对比、②预选地段对比、③预选场址对比、④初选场址)，开展不同尺度的地质研究工作，提供不同阶段所需的地质资料并进行评价。

1．地质研究

开展区域、地段和场址三个尺度上的岩石、构造、地球化学、地球物理、放射性本底、地震地质、新构造运动研究等。

2．水文地质研究

开展区域、地段和场址三个尺度上的地下水流场、水文地球化学、同位素水文地质调查，地下水长期动态监测，地下水流场数值模拟研究等。

3．工程地质研究

开展预选地段岩体完整性和岩体质量评价研究，开展岩体岩石力学特性研究以及地下工程预期稳定性研究等。

4．处置库新预选地区的选择和初步特性评价

在甘肃北山以外的地区选择高放废物处置库新的预选地区。

5．处置库场址特性总体评价方法研究

对预选地段进行初步综合评价。综合评价的内容包括地质学方法、地震地质学方法、水文地质学方法、工程地质学方法、岩石力学方法、地球化学方法以及自然地理和气象学方法等，构建总体评价方法和体系；建立总体评价标准。

6．地质模型和处置库预选场址地学信息库的建立

预选场址地质模型、物理模型和数学模型的建模方法研究、地理信息系统的应用研究、预选场址地学信息库软件系统的开发、地学信息库的日常运行等。

7．预选区未来气候和地质变化趋势研究

预选区古气候、古地理特征研究、第四纪地质特征和环境演化研究、未来气候和地质变化模型研究等。

5．1．4 专题4处置化学研究

2020目标：建立高放废物处置化学行为模型、数据库和固化体性能标准，掌握高放废物中关键核素的赋存价态；完成关键核素在地下水中的化学反应行为实验室研究，掌握相应的测试技术和方法；完成关键核素在近场处置条件下的化学形态及胶体行为研究；掌握关键核素在近场屏障体系的化学反应及迁移机理，完成关键核素在近场围岩及混合回填中的吸附、扩散等迁移参数测定；界面化学及混合扩散渗透研究取得新进展；初步掌握现场试验技术和方法。

1．高放废物、乏燃料及α废物的性能研究

研究高放废物、乏燃料及α废物在处置条件下的性能，包括化学稳定性、热稳定性、辐照稳定性，参与热－水－力－化学耦合作用研究，建立高放废物处置行为研究模型。

2．包装材料长期化学稳定性研究

研究乏燃料及高放废物的内、外包装材料在处置条件下的腐蚀行为等长期稳定性，以及腐蚀产物在一万年以上时间里的变化，研究它们对固化体或乏燃料性能的影响。

3．高放废物处置水溶液化学研究

研究关键核素在地下水中的化学反应，以及腐蚀产物、辐解产物与核素的反应行为，研究和分析关键核素在处置环境中的价态和形态，建立水溶液化学模型。

4．胶体和界面化学研究

研究关键核素在处置条件下的胶体行为、介质界面化学行为，研究胶体形态的关键核素与介质的物理、化学反应及迁移行为，建立处置条件下的胶体化学模型和介质界面物理化学行为模型。

5．地质处置环境中气体释放、微生物、有机质等作用的研究

研究地质处置环境中气体释放、微生物、有机质等产生的机制，与废物体及周围介质的反应，研究它们对核素迁移的影响。

6．核素迁移中的物理、化学机制研究

研究关键核素迁移行为，包括阻滞、吸附及其他物理、化学反应，建立模型和数据库。

7．处置化学模型和数据库建设

把单项的或局部的处置化学模型和数据库集成组合成分系统或系统的处置化学模型和数据库，以便和其他领域的模型和数据库关联、整合。

5．1．5 专题5处置安全评价研究

2020目标：针对高放废物深地质处置安全和环境评价研究的基础性问题，强化研发基础能力和人才队伍建设，重点加强基础性研究工作，开展安全评价与环境影响评价方法学研究，构建技术体系框架，建立安全和环境评价信息系统；配合工程进展开展不同阶段的安全分析和环境影响评价，为决策部门提供安全和环境方面的技术支持。本专题包括以下三个内容：

1．安全目标、安全与环境影响评价方法学研究

重点研究高放废物地质处置系统的总体安全目标和辅助安全指标；情景分析和后果分析方法；模式和参数体系；灵敏度分析和不确定性分析方法；环境影响评价方法；安全和环境信息系统。

2．高放废物地质处置系统的性能评价研究

在场址初选和处置工程概念设计基础上，进行高放废物地质处置系统的性能指标分配和性能评价方案设计；通过试验研究和验证，建立初选场址和工程设计方案的评价模式；研发参数获取技术；反馈处置系统性能评价结果。

3．安全与环境影响评价

为满足决策和审管要求，分别开展处置工程概念设计的评价、处置库候选场址的初步安全与环境影响评价和地下实验室设计阶段的安全与环境影响评价。

5．2 地下试验阶段(2021－2040)

5．2．1 专题6地下试验研究

开展地下试验研究工作，对实验室研究和处置库选址阶段在处置工程、地质、化学、环境安全等方面研究开发的单项或局部成果(部件性或子系统性的硬、软件)进行验证，并进行子系统性或分系统性的综合集成和现场验证，提供建造处置库所需的真实条件下的工程、地质、化学、环境安全方面的资料，确认这些技术成果的适用性和不确定度；在实验室开展必要的补充研究；初步确认处置库场址；完成处置库预可行性研究报告；完成原型处置库可行性研究报告和安全审评。

5．2．1．1 处置工程技术研究

开展工程建造试验，研究掘进工程对地下实验室围岩的影响，扰动区岩体渗透率以及核素在扰动区中的迁移特性；掘进过程中岩石应力的变化测试；掘进过程中水文地质系统的变化，包括水流系统的监测和地下水取样分析；封闭技术研究与测试；地质处置库多因素耦合条件下材料的行为，包括固化体、废物罐、外包装材料、缓冲材料等的行为研究；灌浆、衬砌、通风技术研究；处置库的辐射防护技术研究等。

5．2．1．2 处置地质研究

开展现场断裂和裂隙构造研究；地震层析成像技术试验；地下硐室稳定性研究；岩石强度测试；原地应力测量研究；水文地质实验研究；地质演化特征研究等。

5．2．1．3 处置化学研究

开展现场地下条件下放射性核素的化学行为研究。如价态、胶体、络合、溶解、氧化还原；固化体及包装材料长期稳定性验证；辐射化学及效应研究等。

5．2．1．4 处置安全评价研究

围绕建立初选场址评价模式的发展目标，开展实验和评价技术研发工作。在特征、事件和过程(FEPs)分析、模式开发与验证、参数获取、不确定度分析等关键技术研究上取得突破性进展，进一步完善安全和环境评价信息系统。开展地下实验室建造、运行和原型处置库设计阶段的安全与环境评价工作。

5．2．1．5 综合试验研究、论证及评价工作

开展综合试验研究，包括放射性核素的释放和迁移行为研究、扩散实验研究、地下水－废物容器－废物体－回填／缓冲材料－花岗岩的相互反应实验研究、加热试验、气体渗透及影响实验、大规模渗透综合试验、多因素耦合综合试验、微生物作用研究等；综合评价各领域技术成果的适用性和不确定度；初步确认处置库场址；完成处置库预可行性研究报告；完成原型处置库可行性研究报告；完成原型处置库建造的申请和安全审评。

5．3 原型处置库验证实验和处置库建设阶段(2041－本世纪中叶)

5．3．1 专题7原型处置库验证实验

完成原型处置库设计；研究地质处置设施建造施工技术；开展真实高放废物处置实验，验证处置库全系统的整体性综合功能，提供在地质处置真实高放废物情况下完整的、全系统的测试数据，与模式及假设进行全规模的比较和评价；研究安全与环境评价模式验证技术和模式质量保证技术，获取关键技术参数，建立系统的安全和环境评价技术体系；最终确认处置库场址；研究高放废物地质处置库废物的可回取、可逆转技术；完成处置库可行性研究报告；验证高放废物地质处置库的初步设计；开发并编制建造处置库必需的工程标准、质量规范、质保体系；完成处置库建造的申请和安全审评。

5．3．2 专题8高放废物地质处置库建造研究

完成高放废物地质处置库的施工设计；针对场址和工程设计，分析核素释放和迁移的特征、事件和过程，建立和完善场址评价模式，开展设计和建造阶段的安全和环境影响评价工作；研究并完善处置库建造施工技术；研究处置库接收高放废物期间的工程运行管理；研究并设计处置库的关闭和监护方案，完成处置库关闭方案预可行性研究和安全与环境评价报告；完成高放处置库正式营运的申请和安全审评。

六、“十一五”期间的主要任务与研究内容

6．1 “十一五”期间的主要任务

“十一五”的主要任务是：评价前期工作，完成顶层设计，充实研究队伍，构建研发平台，评价预选场址，全面协调发展。

1．评价前期工作为更好地完成“十一五”的主要任务，需要尽快对我国前20年的高放废物地质处置研究工作进行系统的总结和评价。

2．完成顶层设计高放废物地质处置是一项庞大的系统工程，各学科相互交叉渗透。编制高放废物地质处置系统工程网络图，促进系统工程的进展。开展战略、策略、技术路线、法规、标准以及管理构架的研究，促进相关工作的进展。

3．充实研究队伍面临的任务繁重而艰巨，又有许多工作是过去很少涉足的未知领域，迫切需要面向全国，把年轻的研究工作者和各领域的专家充实到研究队伍中来。

4．构建研发平台，研发平台的形成有利于研究开发的组织实施和信息交流。在全国范围内择优，在目前已有实验室的基础上，充实仪器和设备，设想“十一五”末初步建成五个平台：处置战略和法规研发平台，处置工程研发平台，处置地质研发平台，处置化学研发平台，处置环境安全评价研发平台。研发平台可以由一个或几个单位构成。

5．评价预选场址在“十五”北山三个预选地段地质工作的基础上，重点开展北山地区预选地段评价研究，进一步详勘预选地段，加强地表及地下勘探，深入研究地质、水文地质和重要的构造事件，提交预选地段的初步评价报告。完成其他预选地区和岩石类型的筛选及推荐工作。

6．全面协调发展高放废物处置工程、地质、化学、环境安全四大学科之间要全面协调发展，各学科内部也要尊重科学规律，循序渐进。同时，通过战略、宏观层面的研究，促进立法、审管、执行等方面的法律法规建设。

6．2 “十一五”期间的主要研究内容

“十一五”期间的主要研究内容分为五个专题。

6．2．1 专题1战略、策略、规划、法规、标准的研究

“十一五”目标：初步提出适合我国国情的高放废物地质处置发展战略和策略；建立高放废物地质处置法规标准体系表；完成玻璃固化体性能标准、高放废物处置库选址标准的制／修订；完成我国高放废物地质处置研究开发规划和关联网络图的编制；调研各国立法、审管、执行、实施、咨询、监督、资金、审计等管理构架，提出意见和建议；完成我国高放废物地质处置路线与其他技术路线比较研究。

项目1．1高放废物地质处置的战略和策略研究

开展文献调研，初步提出适合我国国情的高放废物地质处置发展战略和策略。

项目1．2建立高放废物地质处置法规标准体系表

在放射性废物管理的安全主题法规系列中，以《中华人民共和国放射性污染防治法》为法律根据，完成相关条例、部门规章与管理导则的研究和制订；在放射性废物管理的发展主题法规系列中，促进《原子能法》等有关法律、法规关于高放废物处置部分的研究和制订；完成急需的玻璃固化体性能标准、高放废物处置库选址标准的制／修订；开展其他技术标准的研究。

项目1．3编制研究开发规划

研究编制我国高放废物地质处置研究开发规划，重点论证近、中期的研究开发任务、关键技术、进度、重点项目、重要节点和关联网络图，展示工程、地质、化学、环境安全在研究开发中的地位和作用。

项目1．4管理构架研究

调研各国高放废物地质处置相关的立法、决策、审管、执行、实施、咨询、监督、资金、审计等管理构架，分析利弊，针对我国的实际提出意见和建议。

项目1．5高放废物处理处置其他技术路线跟踪研究

目前我国高放废物治理路线的主线是“玻璃固化一地质处置”，也开展了分离／整备(嬗变)、长期暂存的研究。需要从技术可行性、安全风险、不确定性、投入产出比、社会经济效益、技术准备期等诸方面跟踪地质处置、长期暂存、分离／整备(嬗变)三种方案，为战略决策提供技术支持。

6．2．2 专题2处置工程研究

“十一五”目标：完成国外处置工程研究进展和技术跟踪的调研；提出地下实验室的结构形式，拟开展的实验项目；开展处置库概念设计，提出处置方案；提出工程屏障系统的组成、性能要求、结构形式，并开展试验研究；完成处置工程信息库和三维设计模型开发的框架工作。

项目2．1国外处置工程研究进展和技术跟踪

了解瑞典、比利时、加拿大、美国、瑞士、法国等国家在高放废物地质处置(地下实验室及处置库)研究方面的进展和成果。主要内容包括：设计基准的选取(如各国处置库设计中针对地震、洪水、极端气象条件等的设计基准)；处置废物的类型；内、外包装容器的材料及性能；缓冲、回填材料的类型、组成、结构及性能；地下实验室及处置库结构形式、围岩类型、规模、投资；地面设施设置等。

项目2．2处置库概念设计和地下实验室概念设计

调研拟处置废物(玻璃固化体、乏燃料、α废物)的类型、数量、来源、总活度及核素组成和其他物化特性等，开展地下实验室的概念设计，初步确定地下实验室的结构形式，拟开展的实验项目，所需的仪器设备等。完成处置库初步概念设计。

项目2．3工程屏障系统的研究

根据我国高放废物与α废物的特性和主要围岩特性，提出工程屏障系统的组成，提出对各组成部分的性能要求和结构形式并开展相应的试验研究。如废物包装容器材料的选择和性能要求，材料的耐腐蚀实验；缓冲、回填材料的组成、结构、缓冲特性和渗透性能的研究等。热－水－力－化学耦合作用对工程屏障系统性能和对核素在工程屏障系统中迁移的影响研究等。

项目2．4平台建设

构建处置工程研究平台，建立处置工程信息库和三维设计模型，研究并提出处置工程技术研究平台的规划，为长期发展建立必要的研究开发手段，促进工程设计、工程屏障、工程构筑等工作的进展。

6．2．3 专题3处置地质研究

“十一五”目标：在“十五”北山三个预选地段地质工作的基础上，重点开展北山地区预选地段评价和对比研究，推荐出1－2处处置库预选地段，提交初步评价报告；完成其他预选地区和岩石类型的筛选及推荐工作。

项目3．1前期工作评价

开展前20年高放废物地质处置研究工作系统总结与评价工作。总结工作分处置工程、处置地质、处置化学和环境与安全四个专业进行，评价工作重点对已有的工作和已取得的成果及其支持数据进行技术评估和评价，并提出今后工作的意见和建议。

项目3．2北山预选地段对比和评价

完成甘肃北山3个预选地段(旧井、野马泉、向阳山－新场)水文地质调查、地球物理勘查和1∶50000、1∶2000地面地质调查，并在此基础上，通过钻孔施工，获得预选地段地质特性参数。综合对比，初步推荐1－2个预选地段。

项目3．3北山预选区区域地质特征研究

包括区域地质、新构造运动、地震、岩石力学、深部地质环境、地球化学等。

项目3．4北山预选区区域水文地质特征研究

区域水文地质特征调查、区域地下水流场、区域地下水动力学、区域地下水补给－径流－排泄特征、地下水演化趋势、区域地下水的长期观测、地表水入渗机制、同位素水文地质学研究。

项目3．5北山预选区地球物理测量研究

用物探的方法圈定花岗岩体边界和深度，开展航空地球物理方法研究，确定地质体深部结构和分层的电磁法、电法、磁测、重力、地震和放射性测量研究，圈定深部断裂的地球物理方法研究，确定地质体各向异性的方法研究，钻孔地球物理方法研究，断裂位移测量，北山地震活动性监测，北山地球物理大剖面测量。

项目3．6其他预选区及围岩类型的预选

在全国其他地区选择另外的预选区，并研究比较不同的围岩类型，完成其他预选地区和围岩类型的预选及推荐工作。

项目3．7地质模式化和地学信息库建立

包括处置库预选地段3－D模型研究、区域地下水流模拟与多参数综合分析的计算机模拟技术、区域长期稳定性预测、数据库建设等。

项目3．8地质特性参数获取技术研究

包括钻探工艺、地下水的示踪技术、深部地下水取样技术、钻孔雷达测量技术、跨孔地震测量技术、深部地质特性参数测量技术、岩体渗透性测量技术以及岩体质量评价技术等。

项目3．9平台建设

建立场址评价科研平台，完成野外基地建设。

6．2．4 专题4处置化学研究

“十一五”目标：建立高放废物固化体性能测试方法和部分相关标准，完善实验技术和方法；完成高放废物模拟玻璃固化体浸出和腐蚀行为研究；建立产品容器材料化学稳定性研究手段；关键核素水溶液化学研究取得阶段性进展，完成部分迁移参数测定，基本掌握实验室相应的测试技术。

项目4．1高放废物玻璃固化体性能研究及产品容器材料化学稳定性研究

研究玻璃固化体多价态元素价态分布，玻璃固化体性能、测试方法及标准；研究承接热玻璃固化体的产品容器承受热冲击的金相变化，耐腐蚀性能。

项目4．2模拟处置条件下若干重要元素水溶液化学研究

研究地下水的辐解产物及还原物质对核素的化学行为；首先研究镎、钚、镅、碘、锝等元素与阴离子的络合行为；若干重要元素在地下水中的价态；地下水中胶体行为等。

项目4．3处置环境近场核素迁移行为研究

开展核素在近场介质中的迁移行为研究，包括核素的扩散和弥散、界面吸附、反应热力学和动力学等。

项目4．4高放处置化学数据库和模型建立

高放处置化学模型调研、收集、评价和再开发，建立关键核素在水溶液中的各种热力学和动力学数据库，建立相关迁移模型。

项目4．5平台建设

建立“高放废物地质处置化学研究平台”，构建2－3个模拟地质处置环境的大型低氧工作箱，配置激光诱导光声光谱仪等设备，提供关键核素价态、形态分析手段，满足固化体及包装材料的处置化学性能研究的需求。

6．2．5 专题5处置安全评价研究

“十一五”目标：完成国内外安全评价技术发展现状分析；建立处置系统的安全目标框架体系和安全评价方法学框架体系；消化已引进的总体性能评价模式以及子系统评价模式和计算机程序；汇编并评估关键参数获取技术，开展初步实验室研究；建立安全评价技术研究平台。

项目5．1安全评价技术发展现状分析

围绕安全和环境评价的基础性问题，重点分析安全和环境评价总体要求、评价方法和评价技术的发展现状和当前存在的技术难题。

项目5．2安全目标框架体系和安全评价方法学框架体系研究

针对高放废物处置的基本安全原则，建立处置系统的安全目标框架体系和安全评价方法学框架体系，为编制高放废物处置技术网络图服务。

项目5．3引进的安全评价模式和计算机程序的消化

以满足初步理解和掌握安全评价模式和计算机程序研发思路要求为目标，重点消化目前已引进的总体性能评价模式以及子系统评价模式和计算机程序。

项目5．4实验室米级实验和原地实验技术的预先研究

为开展实验室米级和地下实验室规模的花岗岩裂隙水流动和核素迁移实验进行技术准备，开展装置的设计、建造和初步试验，准备建立关键参数获取技术。

项目5．5模式化与参数综合研发平台建设

建立安全和环境评价技术研究平台，包括实验室实验平台和安全评价信息平台，提升自主研发和评价能力。

七、保障措施

7．1 加强研发资源配置

——面向全国，广聚人才高放废物处置是多学科交叉的、长期的系统工程，要面向全国研究机构，广招人才，建立吸引和广聚高放废物处置人才的机制，构建结构合理、专业齐全、适度竞争、精干高效的研发队伍。

——建立协调、长效的筹资和投入机制我国的高放废物(HLW)和乏燃料(SNF)来源多样，要建立多元化的筹资机制，以保障长期研究开发和工程建设的资金需求。研究制定经费的筹集、管理、使用、监督和审计的法规、规章制度，确保研发活动投入的持续稳定供应，促进基础与能力的协调发展，实现研发投入产出的高效率和高效益。

——加大科研经费投入，加强科技基础条件建设增加研究开发经费，保障多学科探索、长期攻关的资金需求。加强科技基础条件建设，构建研发平台和研究设施，尽快改变基础条件落后的现状，保障研究开发的可持续进展。

7．2 加强科技管理体制和机制建设

——构建科技决策与协调机制依据政府相关部门的管理职责，在国家层面建立高放地质处置决策、规划、协调机制，完善重大决策议事程序，加强跨部门的协调。

——创新管理体制和运行机制，加大组织管理工作的力度，建立创新的组织管理体制和运行机制，适应投资多元化、全国多学科长期联合攻关任务的需要；形成勇于探索、科学求实的科技创新环境；树立“尊重知识，尊重人才，尊重首创”的良好风尚，发挥科技人才在研究开展中的主体地位；建立和完善竞争、评价、监督和激励机制，完善科技规划计划、执行评估、监督管理制度。

——健立和完善信息交流和公众参与机制逐步建立健全信息交流与公众参与的机制；执行机构应当以适当的方式使公众了解有关计划、时间表、活动以及进展情况；认真听取公众意见，接受公众监督，促进高放废物地质处置研究开发工作的顺利开展。

7．3 加强部门合作

高放地质处置研究开发和建设本身是一项探索性工作，涉及立法、决策、审管、执行、实施等层面的众多政府行政部门或企事业单位，需要各部门加强沟通、协调和合作。

7．4 加强国际合作

——走出去、请进来，加强科技交流，通过聘请外国专家来华讲学，鼓励和支持研究人员参加国际会议、考察访问，充分借鉴别人的经验和教训。通过国际合作，开展对一些重大问题的研究和评估，促进国内相关工作。

——积极参与国际合作研究，积极开拓多种国际合作渠道，参加国际合作研究计划，在利用国外的设施和装置上，发挥共同研究的智力互补及融合的优势，提高研究起点，加快研究进度。

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