賈儀平臺灣大學：地質科學研究所黃靜怡2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/54795摘要 低放射性廢棄物產生之游離輻射對於人體健康具有危害性，須經過長時間衰變以降低其放射性活度，因此需將其安置於適當場所與人類生活環境隔絕，目前世界各國皆採用整合了工程屏障與天然屏障的「多重屏障」概念進行處置。由於工程設施可能隨著時間而逐漸喪失其幼纂A適當的地質環境可以長期遲滯放射性核種傳輸，因此各國在低放射性廢棄物處置選址過程中，皆以尋找適合的自然環境為優先考量。 本研究參照國際原子能總署、法國、美國及德國之法規及研究，並考量我國過去進行場址評選之依據，嘗試將其應用在我國低放射性廢棄物處置場評選概念中。場址之地質環境主要依據為重大地質災變及水文地質特性，次要依據則包含水化學作用、地體穩定性、稀釋作用、工程地質特性、自然資源及過去人類活動。 地下水是放射性核種傳輸至人類生活環境最主要的媒介，本研究考慮母岩特性對放射性活度通量的影響，並試算核種藉由平流、吸附作用及衰變作用的傳輸。結果指出若母岩中地下水流速小於10-6 cm/s，則半衰期小於30年之放射性核種傳輸至距離處置場址500m處，其活度將衰減至1/1000以下。影響母岩中地下水流速的水力傳導係數、有效孔隙率及水力坡降，對於任何放射性核種傳輸皆可發揮阻滯幼纂A且水力傳導係數及水力坡降更決定了核種活度的通量。但是母岩吸附放射性核種的作用則具有選擇性，部分核種極不易為任何母岩所吸附。對於活度較高之長半衰期核種，需要更長的時間使其活度衰減，因此較宜採取深地層處置方式，利用地質屏障以延長放射性核種傳輸至人類生活環境之時間。目錄 致謝........................................................i 摘要.....................................................ii 目錄....................................................iii 圖目....................................................vii 表目......................................................x 第一章 前言..............................................1 1.1 研究動機.............................................1 1.2 研究目的.............................................2 1.3 研究方法.............................................2 第二章 放射性廢棄物分類及處置方式........................3 2.1 放射性廢棄物處置議題.................................3 2.1.1 放射性廢液滲漏事件.................................3 2.1.2 海拋禁令...........................................3 2.2 放射性廢棄物的分類...................................5 2.1.1 美國核能管制委員會之分類...........................6 2.2.2 國際原子能總署之分類...............................7 2.3 現行低放射性廢棄物處置方式...........................8 2.4 台灣低放射性廢棄物之分類與處置現況..................12 第三章 放射性廢棄物處置場之選址概念.....................14 3.1 多重屏障概念........................................14 3.1.1 工程屏障..........................................14 3.1.2 天然屏障..........................................15 3.2 選址程序............................................16 3.3 選址依據............................................16 第四章 地質環境條件相關之選址依據.......................18 4.1 放射性廢棄物處置場選址評估概念之發展與現況..........18 4.2 低放射性廢棄物處置場地質環境相關之選址依據..........19 4.2.1 主要依據..........................................20 4.2.1.1 重大地質災變....................................20 4.2.1.2 水文地質特性....................................21 4.2.2 次要依據..........................................24 4.2.2.1 地球化學作用....................................24 4.2.2.2 地體穩定性......................................25 4.2.2.3 稀釋作用........................................25 4.2.2.4 工程地質特性....................................26 4.2.2.5 自然資源........................................26 4.2.2.6 過去人類活動....................................26 第五章 水文地質特性對遲滯核種傳輸之成效.................27 5.1 核種傳輸方式........................................27 5.2 吸附作用............................................29 5.3 放射性衰變..........................................30 5.4 平流作用核種傳輸影響試算............................31 5.4.1 假設條件..........................................31 5.4.2 母岩及其水力參數..................................32 5.4.3 核種..............................................32 5.4.4 試算結果..........................................34 5.5 平流及吸附作用對核種傳輸影響之試算..................36 5.5.1 核種分佈係數與遲滯因子............................36 5.5.2 試算結果..........................................38 5.6 母岩特性對核種初始活度的影響........................39 5.6.1 假設條件..........................................39 5.6.2 核種放射性活度通量(Flux)計算方式..................39 5.6.3 平流及吸附作用對不同初始活度核種傳輸影響之試算....41 5.6.4 試算結果..........................................41 第六章 討論.............................................46 6.1 核種活度分析........................................46 6.2 稀釋效應............................................46 6.3 山區水文地質特性對處置之影響........................47 6.4 衰變作用的影響......................................47 6.5 母岩水力參數及分佈係數之變化範圍....................47 第七章 結論.............................................50 參考文獻.................................................51 附錄 A...................................................58 附錄 B...................................................60 附錄 C...................................................63 附錄 D...................................................68 圖目 圖2-1 美國東海岸及西海岸附近廢棄物海拋位置分佈圖........5 圖2-2 法國L’Aube低放射性廢棄物處置場址及地質剖面圖.....9 圖2-3 瑞典SFR低放射性廢棄物處置場址示意圖..............10 圖2-4 美國WIPP場址及地質剖面圖.........................11 圖3-1 放射性廢棄物處置場多重屏障示意圖.................14 圖3-2 放射性廢棄物處置場之選址程序.....................17 圖4-1 地下水流徑長短示意圖.............................23 圖4-2 地下水流向示意圖.................................23 圖4-3 處置場與地下水面相互位置示意圖...................24 圖5-1 (a)核種平流傳輸示意圖............................27 圖5-1 (b)核種擴散傳輸示意圖............................27 圖5-1 (c)核種延散傳輸示意圖........................... 27 圖5-2 孔隙介質中核種延散作用成因示意圖.................28 圖C-1 I129在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖.........63 圖C-2 I129在山區平流傳輸500m活度通量變化圖.............63 圖C-3 Am241在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖........63 圖C-4 Am241在山區平流傳輸500m活度通量變化圖............64 圖C-5 Ni63在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖.........64 圖C-6 Ni63在山區平流傳輸500m活度通量變化圖.............64 圖C-7 Cs137在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖........65 圖C-8 Cs137在山區平流傳輸500m活度通量變化圖............65 圖C-9 H7在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖...........65 圖C-10 H3在山區平流傳輸500m活度通量變化圖...............66 圖C-11 Co60在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖.........66 圖C-12 Co60在山區平流傳輸500m活度通量變化圖.............66 圖C-13 Fe60在平原地區平流傳輸500m活度通量變化圖.........67 圖C-14 Fe60在山區平流傳輸500m活度通量變化圖.............67 圖D-1 平原地區I129經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化 圖.......................................................68 圖D-2 山區I129經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖....68 圖D-3 平原地區Am241經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化 圖.............................................. ........68 圖D-4 山區Am241經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖...69 圖D-5 平原地區Ni63經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖 .........................................................69 圖D-6 山區Ni63經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖....69 圖D-7 平原地區Cs137經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖.......................................................70 圖D-8 山區Cs137經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖...70 圖D-9 平原地區H3經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖..70 圖D-10 山地區H3經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖...71 圖D-11 平原地區Co60經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化 圖.......................................................71 圖D-12 山區Co60經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖...71 圖D-13 平原地區Fe55經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖.......................................................72 圖D-14 山區Fe55經平流及吸附作用傳輸500m活度通量變化圖...72 表目 表2-1 國際原子能總署放射性廢棄物分類表. .................7 表2-3 核能電廠之核種活度分析數值........................12 表4-1 地質環境相關之選址依據及其參考條件................20 表5-1 母岩及其水力參數..................................33 表5-2 低放射性廢棄物中主要核種之半衰期及活度........... 33 表5-3 核種在不同母岩中之分佈係數資料Kd (單位:cm3/g).... 34 表5-4 不同母岩中核種平流傳輸流速及其傳輸500m所需時間....35 表5-5 平原地區核種平流傳輸500m後之剩餘活度通量(單位： μCi/scm2) ...............................................35 表5-6 山區核種平流傳輸500m後之剩餘活度通量(單位： μCi/scm2)................................................36 表5-7 各類核種之遲滯因子數值............................37 表5-8 平原地區核種經由平流及吸附作用傳輸500m後之剩餘活度 通量(單位：μCi/scm2).....................................37 表5-9 山區核種經由平流及吸附作用傳輸500m後之剩餘活度通量 (單位：μCi/scm2).........................................38 表5-10 不同母岩於平原地區及山區之核種初始活度通量.......40 表5-11 平原地區不同初始活度通量之核種平流傳輸500m後之剩餘 活度通量(單位：μCi/scm2).................................42 表5-11 山區不同初始活度通量之核種平流傳輸500m後之剩餘活度 通量(單位：μCi/scm2).....................................43 表5-13 平原地區不同初始活度通量之核種經平流及吸附作用傳輸 500m後之剩餘活度通量(單位：μCi/s.cm2) ...................44 表5-14 山區不同初始活度通量之核種經平流及吸附作用傳輸500m 後之剩餘活度通量(單位：μCi/s.cm2) .......................45 表6-1 土壤及岩石水力傳導係數數值範圍....................48 表6-2 241Am在不同岩性之分佈係數數值範圍.................48 表6-3 137Cs在不同酸鹼值之分佈係數.......................49 表A-1 依長半衰期核種分類表............................. 58 表A-2 依長半衰期核種分類表............................. 59 表B-1 法國低放射性廢棄物處置場選址相關依據.............60 表B-2 法國高放射性廢棄物處置場選址相關依據.............60 表B-3 美國低放射性廢棄物處置場選址相關項目.............61 表B-4 美國高放射性廢棄物選址相關項目...................61 表B-4 德國放射性廢棄物處置場選址相關依據. .............621669990 bytesapplication/pdfen-US水文地質放射性廢棄物處置hydrogeologydisposalradioactive wastethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/54795/1/ntu-93-R91224209-1.pdf