自20世紀(jì)中葉以來，核能發(fā)電、醫(yī)藥和工業(yè)中的放射性材料利用以及核武器生產(chǎn)產(chǎn)生了大量高放射性廢物(High-level radioactive waste, HLW)。部分高放射性核廢料的半衰期甚至比使用核技術(shù)或輻射技術(shù)的半衰期長(zhǎng)得多，例如，243Am、239Pu和237Np的半衰期長(zhǎng)達(dá)7.38×103年、2.41×104年和2.14×106年，高放廢物安全有效的處置是“完整的核燃料循環(huán)”中重要的一環(huán)，已受到了世界的廣泛關(guān)注。
二十世紀(jì)50年代，高放廢物的地質(zhì)處置方法被首次提出，近半個(gè)世紀(jì)以來，幾乎所有有核國(guó)家都已經(jīng)開展了關(guān)于高放廢物處置的地質(zhì)處置方法研究。與現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)生的其它類型危險(xiǎn)廢物不同，隨著時(shí)間的推移，核廢料會(huì)自發(fā)的放射性衰變，放射性危險(xiǎn)逐漸降低并最終消失。因此，只要將核廢料隔離“足夠”長(zhǎng)時(shí)間，“足夠”長(zhǎng)的距離，就能限制放射性材料對(duì)未來人群的輻射影響，使其釋放到環(huán)境中的輻射水平低于天然背景，實(shí)現(xiàn)核廢料的安全處置。
基于深地質(zhì)處置的多重屏障體系（天然圍巖-膨潤(rùn)土緩沖屏障-廢物包封罐-廢物固化體）是國(guó)際上廣泛認(rèn)可的處置方法。通過多重屏障對(duì)放射性廢物進(jìn)行永久隔離，隔離期大于1000年，甚至100000年，確保輻射照射保持在合理、可行和盡可能低的水平，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)處置設(shè)施關(guān)閉后的安全。
高放射性廢物安全處置，是事關(guān)我國(guó)核工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策。2017年2月，國(guó)務(wù)院批復(fù)同意《核安全與放射性污染防治“十三五”規(guī)劃及2025年遠(yuǎn)景目標(biāo)》[1]。該規(guī)劃指出，“十三五”期間，重點(diǎn)任務(wù)是加快高放廢物處置研究，重點(diǎn)工程是高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2020年規(guī)劃目標(biāo)是，形成與我國(guó)核工業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的放射性廢物處理處置能力。2025年遠(yuǎn)景目標(biāo)是，放射性廢物及時(shí)得到安全處理處置。
針對(duì)緩沖屏障的功能要求，國(guó)際社會(huì)從材料篩選、性能測(cè)試以及材料制備等方面開展了大量的研究。膨潤(rùn)土材料由于其低滲透性、高膨脹性、良好的密封和自愈合能力以及較強(qiáng)的化學(xué)吸附和離子交換能力，最終選定膨潤(rùn)土材料作為緩沖回填屏障的主要基礎(chǔ)材料。
緩沖回填材料的膨脹性能，是高放廢物處置庫設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一，要充分發(fā)揮其安全屏蔽作用，作為緩沖回填屏障的膨潤(rùn)土或膨潤(rùn)土混合物材料，就必須具有足夠的膨脹自愈能力，才能更好的發(fā)揮其防滲、吸附等作用。膨潤(rùn)土包封層(體)的密封性好壞，對(duì)于整個(gè)處置庫的工程性能起著決定性的作用。近二十多年來，我國(guó)就緩沖回填材料的選擇進(jìn)行了大量的研宄工作。膨潤(rùn)土因其優(yōu)越的吸附性能、膨脹自愈性能以及極低的滲透性被確認(rèn)為我國(guó)理想的緩沖回填材料。緩沖回填設(shè)施的安全屏蔽功能需要通過適當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。包括膨潤(rùn)土主料和所添加骨料的選擇、添加骨料比例的優(yōu)化、材料厚度設(shè)計(jì)以及施工控制指標(biāo)和施工技術(shù)等，這些都需要通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)到放大工業(yè)試驗(yàn)，再到地下實(shí)驗(yàn)室原位試驗(yàn)的分階段論證。
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