科技信息0.绪论核电与火电相比的一个重要优点在于它可避免燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）引发的各种各样的环境问题。

这些问题可能比人类的任何其它活动所引起的后果还严重。

最引人注目的是全球变暖、酸雨、空气污染和大规模的采煤带来的破坏性后果及石油的外泄。

核电的另一个优点在于所消费的燃料的种类。

煤在全世界的供应量是有限的，估计可能不够100年的消费。

另一方面，作为核燃料的铀对于其它用途来说没有什么价值，而利用增殖堆可满足世界数十亿能源的需要[1,2]。

然而，据IAEA（国际原子能机构）统计[3],一座1000MWe核电厂运行一年将产生600m3放射性固体废物。

按此计算，我国核电厂运行10年产生的放射性固体废物将达几万m3,这是相当可观的数字，这还不包括我国正在建设和拟建设中的核电站。

可见，控制和贮存固体放射性废物是发展核能源技术的一个极其重要的环节，如果固体放射性废物得不到很好的控制，将会给人类的安全带来极大的隐患。

1.核废料的分类核废料（nuclear waste material），泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料。

也专指核反应堆用过的乏燃料，经后处理回收钚239等可利用的核材料后，余下的不再需要的并具有放射性的废料[4]。

核废料按物理状态可以分为固体、液体和气体三种；按比活度又可分为高水平（高放）、中水平（中放）和低水平（低放）三种。

高放废料是指从核电站反应堆芯中换下来的燃烧后的核燃料。

中放和低放主要指核电站在发电过程中产生的具有放射性的废液、废物，占到了所有核废料的99％。

按半衰期不同，将放射性核素分为长寿命（或长半衰期）放射性核素、中等寿命（或中等半衰期）放射性核素和短寿命（或短半衰期）放射性核素[5,6]。

2.核废料处理的基本原则核废料是核物质在核反应堆（原子炉）内燃烧后余留下来的核灰烬，具有极强烈的放射性，而且其半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年。

也就是说，在几十万年后，这些核废料还能伤害人类和环境。

安全、永久地处理核废料有两个必需条件：首先要安全、永久地将核废料封闭在一个容器里，并保证数万年内不泄露出放射性。

其次要寻找一处安全、永久存放核废料的地点。

这个地点要求物理环境特别稳定，长久地不受水和空气的侵蚀，并能经受住地震、火山、爆炸的冲击[7,8]。

1995年，国际原子能机构（IAEA）提出了放射性废物管理的9条基本原则[9]：保护人类健康：放射性废物管理必须确保对人类健康的影响达可接受水平；保护环境：放射性废物管理必须确保对环境的影响达到可接受水平；超越国界的保护：放射性废物管理应考虑超越国界的人员健康和环境的可能影响；保护后代：放射性废物管理必须保证对后代预期的健康影响不大于当今可接受的水平；给后代的负担：放射性废物管理必须保证不给后代造成不适当的负担；国家法律框架：放射性废物管理必须在适当的国家法律框架内进行，明确划分责任和规定独立的审管职能；控制放射性废物产生：放射性废物的产生必须尽可能最少化；放射性废物产生和管理间的相依性：必须适当考虑放射性废物产生和管理的各阶段间的相互依赖关系；设施安全：必须保证放射性废物管理设施使用寿期内的安全。

IAEA制定的上述原则，将辐射防护与安全问题置于核废物管理的首位，对实际工作具有重要的指导意义。

放射性废物管理的基本原理为：稀释—分散；浓缩—封隔；滞留—衰变。

一般说来，为达到安全处置的目的，对放射性废气和低水平放射性废液，采用净化或衰减到排放标准以下再稀释扩散到环境中去的方式处理和处置；对低水平的放射性固体废物和一切中高水平放射性废物，采用浓缩减容并使其与环境隔离的方式处理和处置；对于短寿命放射性废物，采用滞留—衰变，以降低其放射性水平[10]。

现行的低中放废物管理方式十分安全可靠而有效，正在开发的高放废物地质处置也表明，高放废物可以与生物圈长期隔离而不至对人类健康和地球环境构成威胁。

3.核废料的处理方法及新技术展望根据国内外有关核废料处理的研究方向，现对未来核废料处理新技术研究领域加以概述。

3.1深度钻孔将核废料埋入地下正成为最受推崇的处理方式之一，深度钻孔这一解决方案仍处在计划阶段。

深度钻孔有其优势一面，可以在距离核反应堆很近的地区进行钻孔，缩短高放射性核废料在处理前的运输距离。

然而，与将核废料送入太空面临的困难一样，钚回收也是一项挑战——将核废料埋入地下3英里（约合4.8公里）是一回事，安全回收则完全是另一回事[11]。

3.2冰冻处理核废料温度很高。

将核废料球放入较为稳定的冰原，它们会随着周围冰的融化向下移动，之上的融冰则又再次凝固。

这一想法遭到拒绝的原因很多，其中一个原因便是冰原会发生移动，导致放射性物质会像冰山一样在海洋中漂浮[12,13]。

3.3使用液压笼如果在核废料周围建造一个类似三维壕沟的水笼，地下水便被赋予一条替代路径，不会渗入放射性物质。

未来的核废料处理装置应该可以做到防泄漏，而液压笼的作用则是防止地下水污染这一最严重的情况发生[14]。

3.4废矿井处置将低、中放废物处置在地下废矿井中，是一种较安全的处置方法。

可供处置低、中放废物的废矿井有：盐矿、铁矿、铀矿、石灰石矿等矿井。

废矿井处置可以利用矿山原有的采矿巷道采空区堆置废物容器。

德国阿什废盐矿井低、中放废物处置库，以及康拉德废铁矿井低、中放废物处置库，就是利用废矿井处置低、中放废物的典型实例。

阿什处置库在1967~1978年间已处置低放废物40000m3，中放废物260m3。

废矿井处置法的优点是：①不占用大片土地；②可充分利用矿山原有的竖井、地下采空区等，处置成本较低；③处置空间大，据统计，按目前美国每年开采盐矿的数量，只要利用其中1%的采空矿山，便可供处置全美国当年产生的所有核废物；④处置深度较大，安全性较好。

该法的局限性在于，废矿井一般离核设施较远，需长途运输废物，而低、中放废物数量多，一般宜于就地处置[15,16,17]。

3.5深海床处置高放废物的深海床处置，是选择底部沉积物为粘土的深海区，将高放废物容器置入深海（4000~6000m）底部粘土沉积物深处（>20~30m），借海底未固结粘土和海水永久隔离核废物。

该方法与低、中放废物海洋投弃的区别是，后者是将废物容器投弃在海底沉积物表面，一般得不到海底沉积物屏障的保护。

自开发研究以来，该方法是美国和欧洲一些临海国家计划将其作为今后处置高放废物的方法之一。

1972年伦敦倾废公约明文规定，禁止向海洋投弃或向海底植入中、高放废物，但是世界上大部分国家仍希望在共同协商和保证安全的前提下，有控制地将高放废物处置于海底沉积物中。

因此国际上对该处置方法尚有争议[18,19]。

3.6送入太空实际上，这一方案最早是由原苏联科学院院士卡比察于1959年提出的。

30年后，美国著名物理学家施勒津热尔也独立提出了类似主张。

但由于受当时国际形势和技术条件的限制，各国对核废料的处理基本上都流于应付。

实际资料显示，运载火箭的发射事故率通常在2%左右，为了解决由此而引发的核灾难，专家们在设计建造密封容器方面颇费了一番精力，并决定用高强度的钛钢制作外壳。

表面再敷以多层隔热材料。

按照设计，密封容器呈子弹头形状，高3.4米，内径为3米，分设三个隔离仓。

上部隔离仓用于安装电源、光源和无线电指向台，其中后者可借助专用应急系统严密跟踪密封容器。

中部隔离仓充填铝质多孔轻型防水材料，它能使密封容器一旦落入海洋时能漂浮水面，以利事后抢救。

下部隔离仓则存放有效载荷，即核废料集装箱。

该箱体钢壁十分坚固，可承受在100米/秒速度下落时与岩石的撞击。

它的内部核废料处理方法及管理策略研究华北电力大学自动化系郝卿刘长良杜子冰［摘要］核能是一种高效能源，利用其进行发电的核电站相对于火电厂来说消耗能源少，污染小，对环境危害不大，且燃料费用占发电成本的比例低；核燃料能量密度大，运输存储方便。

然而，核能为我们带来无尽益处的同时也带来了难题。

核废料是一种难以再循环利用且具有长期危害的物品。

其中半衰周期短的核废料危害时间相对来说较短，处置较易。

本文介绍了我国核电站常规核废料的分类及收集处理基本原则思路，指出了研究开发核电站核废料处理的方向及未来核废料处理新技术的发展趋势。

［关键词］核电站核废料新技术作者简介：郝卿（1985-），男，河北石家庄人，在读硕士研究生，主要研究领域为：智能控制、仿真技术等。

刘长良（1965-），男，河北沧州市人，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为：火电厂的建模与仿真、智能控制等。

——159科技信息冲头压入阴模即磁粉处于完全松装的状态时对其进行磁场取向制得的磁体可以获得更加优异的磁性能。

在此基础上研究了磁场取向次数对各向异性粘结NdFeB 磁性能的影响。

由于试验所用压制成型机在一次压制过程中会产生3次瞬间脉冲磁场，因此，研究了在图2(a)所示位置即上冲头刚压入阴模时取向1次下压过程中取向2次（A ）;上冲头刚压入阴模取向2次下压过程中取向1次（B ）和上冲头刚压入阴模取向3次下压过程中无取向（C ）3种取向方式对各向异性粘结NdFeB 性能的影响，将3种取向方式分别编号为A 、B 和C ，三种取向方式制得的各向异性粘结NdFeB 的性能如表1所示。

磁场取向的方式制得的各向异性粘结NdFeB 磁体的性能是最好的，这说明在磁体的密实化压制过程对其取向并不能提高磁体的磁性能，而在磁粉处于松装状态时对磁粉进行多次取向充磁可以起到良好的效果，这是由于在磁粉处于松装状态时多次的取向可以使磁粉之间的静磁引力增大，在随后的压制过程中，磁粉要向非取向方向转动需要更大的驱动力，使得转向非取向方向的磁粉数减少，大部分磁粉的易磁化方向还能与取向方向一致或只发生较小的偏离，使得磁体的取向度较高，所以能够获得较好的磁性能。

5.结论我们认为可以将各向异性粘结NdFeB 磁体在取向磁场中的压制成型过程分为两个过程：第一个过程就是给完全处于松装状态的磁粉施加取向磁场，使各向异性NdFeB 磁粉有序排列的过程；第二个过程是压缩取向磁粉使其致密化的过程，而在这一过程中再对磁粉进行磁场取向几乎起不到什么效果。

参考文献［1］杨在志，任惠平.模压成型工艺对粘结NdFeB 磁性能的影响.包头钢铁学院学报，2004.9(254-257)［2］周寿增，董清飞.超强永磁体-稀土铁系永磁材料.北京：冶金工业出版社，2004，344［3］Mishima C ，Hamade N ，Mitarai H.Magnetic Properties of NdFeB Anisotropic magnet powder produced by the d-HDDR method.Proc.16th Inter.Workshop on REPM and their Application ，Edited by Kaneko K ，Homma M ，Okada M.The Japan M.Institute of Metals ，2000，873［4］孙爱芝，仝成利，苏广春等.各向异性粘结稀土永磁材料的研究和开发状况.磁性材料及器件，2005，36(6)：7［5］周维娜，李文学.磁粉粒度分布对NdFeB 粘结磁体性能的影响.包头钢铁学院学报，2004，23(2)：143［6］章建方.HDDR 各向异性粘结NdFeB 成型方法研究.学位论文.北京：北京科技大学，2002：15-31［7］David Brown ，Bao-Min Ma ，Zhongmin Chen.Development in the processing and properties of NdFeB-type permanent magnets.J.Magn.Magn.Mater.，2001，248(3)：432-440（上接第158页）也为多孔石墨制造的蜂窝结构，盛装核废料的特殊玻璃管就放置在每个蜂窝中。