随着科学技术的不断发展，核能技术已广泛地应用于军事、工业、农业、医学、研究、勘探等各个领域，并且产生了种类繁多、形态各异、数量不等、贮存分散的放射性废物。其中军事放射性废物更是复杂多样，危害尤甚，由于直接关系到公众的健康和环境的安全，因而这类放射性废物的管理与处置已成为一个十分突出的问题。美国作为世界军事强国，其军事放射性废物处置水平处于世界领先水平，对其进行分析与研究，可为我国军事放射性废物处置提供有益的参考和借鉴作用。
一、美国军事放射性废物处置概况
美国军事放射性废物处置是根据其放射性程度的不同而采取相应的处置方法。中、低放废物处置一般是在污染源所处位置附近，按照放射性废物储存标准修建一个暂存库，然后将中、低放废物固化后运至暂存库进行储存。待达到一定数量后再运送至永久性储存库进行永久填埋处置。高放废物因具有放射性强、半衰期长、发热量大、毒性大等特点，一般先将其进行高温煅烧，然后将煅烧后的残余物作玻璃固化处理，之后运至永久性储存库作永久填埋处置。
由于高放废物处置难度大、成本高等特点，美军放射性废物处置主要依托国家永久性储存设施进行处置。这对永久性储存设施提出了很高的要求。一般是选择一些适宜建设永久性储存设施的地点，对其地质特征进行初步分析判断，并经过实验室研究检验，确认满足永久性储存设施建设的地质条件后，最终确定为修建永久性储存设施的场址。
就储存介质而言，花岗岩类、粘土岩类及岩盐类地质适于作放射性废物储存介质。永久性储存设施要求所在岩层有良好的地质可靠性及隔离性能，如在储存库室高度范围内无地下水流或流速很慢；地质构造有利于储存废物的空间分隔，并能预测储存废物后地质条件有无变化；岩层应有良好的温度、气体兼容性及抗高放性能等。
为防止放射性废物在地下渗漏，通常采用天然地质屏障与工程屏障相结合和工程屏障与技术屏障相结合两种方式加以解决。天然地质屏障要求岩层完整性好、吸附性高、岩体渗透率低等特点；工程屏障是指竖井、斜井及钻孔等构成飞封闭系统；技术屏障是指采用玻璃固化及包装罐等技术措施。
目前这一领域的研究工作主要在以下几个方面：理论与实验研究，包括岩体渗透与损伤模型，回填与封闭材料的膨胀、力学、渗透、吸附与迁移特性，蠕变与渗透特性的关系。核废料包装罐技术研究，包括腐蚀特性及与膨胀土的相容性，气体的生成与渗透，核素迁移。工程屏障技术研究，包括渗透特性，与掘进损伤区的相互作用和相容性以及渗透特性的发展，核素迁移。天然屏障研究，包括岩体完整性破坏的判别准则，孔隙水压力及气压的发展，水力压裂，岩体扩容损伤及其渗透率的变化，核素迁移。
二、磷酸盐固化材料处理放射性废物技术的最新进展
1.基本情况
这项材料技术开发始于1994年，主要由磷酸盐、氧化镁按一定比例与水拌合配制而成，并根据放射性废物组成的不同添加不同的微量元素和添加剂。该材料具有强度高、耐久性好、密实度高等特点。2005年这项技术广泛应用于美军中、低放废物及其它有害物质的无害化处理。
美军于20世纪90年代对其放射性废物的状况进行了分析与研究，结果表明每年约有数万立方的废物需要进行固化处理。由于这些放射性废物具有一定的易挥发性、易自燃性、有毒害性等特点，因而对废物进行处理的设施设备具有很高的技术要求，任何单一的技术都难以对军事放射性废物进行固化处理。为此，美军着手研发具有低温工作性的材料技术对放射性废物进行稳定固化处理。磷酸盐材料经实验研究发现，具有较好的低温工作性，能在-40℃温度环境下凝结固化，能够有效处理各类军事放射性废物，满足各主要技术指标要求，推广应用前景广阔。
2.主要特点
能够处理固体、液体等不同形式的放射性废物和有害废弃物。这种材料的水化产物水溶性很弱，微观实验显示，在其结构内部形成的微观结晶体，可以对放射性废物的组份进行有效地分隔和包裹。处理后的核废物和其它有害废物在地下水存在的条件下也是稳定的和耐久的。研究结果表明，该技术可阻止凝固后有害成分的渗出，能清除放射性废物中的自燃物，具有很强的阻燃性和低温工作性，可用来处理挥发程度高的放射性废物。
3.处置案例
（1）磷酸盐材料固化技术对裂变产物稳定性的处理 元素锝是一种裂变反应的副产品，半衰期长，可溶性的7价锝高度游离，有一定的挥发性，所以包含这种材料的污染物必须在低温下处理，而磷酸盐材料固化技术正好满足了这种要求。实际处理时通过使用复合洗脱程序，使得浓缩在废液里锝的含量达百万分之一百五十。通过还原过程把锝沉淀出来，然后将氧化锝固化在磷酸盐材料中，填充在污染物晶体中的锝含量高达百万分之九百，污染物固化体满足强度、抗渗性和耐久性标准要求，90天抗渗性实验表明，抗压强度高达30MPa。
（2）磷酸盐材料固化技术对含钚燃烧残余物的处理 用磷酸盐材料对铀后废弃物燃烧后的灰烬进行固化，使固化体含有5%重量的钚。开展可行性研究之初，使用铈作为钚的代用品来开展实验室研究，对这些样品的抗压强度、短期和长期渗透率进行测试，结果表明，使用代用品开展的实验研究取得成功。
为进一步检验该结果的正确性，使用5%重量的钚固化体做实验，结果显示：辐射导致的气体产出量极少；钚元素完全处于氧化状态，其可燃性可以排除；不溶于水，其抗渗性显而易见。固化体完全满足铀后废物燃烧灰烬最终安全处置的标准要求。
（3）磷酸盐材料固化技术对费尔南德废料中大量镭的固化处理 费尔南德Ⅰ型和Ⅱ型废料富含镭，镭可释放大量氡气。为了处理和运输这种废物需要对它做相应的固化处理。实验用的废弃物包含5价的砷、钡，6价铬、镍、铅，4价的硒和锌，这些都是高致害性废弃物。废料中的同位素活性是3.85μCi/g，镭含量为0.477μCi/g，对污染物固化体有害组分的渗出实验结果表明，所有固化体中污染介质均具有极好的稳定性。
三、启示与建议
1.搞好军队放射性废物处置的工作机制与相关政策法规的制定
开展外国军事放射性废物处置政策法规、技术标准的研究，并结合国家和军队实际情况，加强统一领导，在立法、监管等方面构建科学有效的工作机制，同时，制定相关的法律规章和各项制度，确保军队放射性废物处置工作有章可循，并对相关技术及管理等问题进行深入研究，制定规划目标，采取有力措施，有步骤地加以解决。
2.开展军队放射性废物前期处理材料技术研发
美军实验室研究成果表明，使用磷酸盐材料技术可以提高放射性废物处置的有效性，有效地降低成本。目前，军队开展磷酸盐材料用于对各类放射性废物和有害废弃物进行固化处理的基础性条件尚不具备，应当引起足够重视。只有创造条件，加大工作力度，才能在这一核心技术领域取得一批管用的、具有自主知识产权的应用成果。
3.完善科技创新机制，推动军事放射性废物治理事业不断发展
科技创新对放射性废物治理成效具有重要意义，军队应采取何种策略建设废物治理队伍、条件和设施，需要在认真研究自身所处的环境与条件基础上加以科学构建。在建设过程中，应尽可能坚持充分利用国家现有资源、力避军队多单位低水平重复、将军队现有放射性废物处置设施布局作通盘考虑、研究设施与教育训练功能同步发挥等原则，以推动军队放射性废物处置事业不断发展。
（作者单位：解放军后勤工程学院/成都军区基建营房部）
参考文献：
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