2025年大學(xué)《自然地理與資源環(huán)境》專業(yè)題庫(kù)——核廢料資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述核廢料的分類，并說(shuō)明各類核廢料的主要特性和長(zhǎng)期儲(chǔ)存面臨的主要挑戰(zhàn)。二、比較深地質(zhì)處置和近地表處置兩種核廢料處置技術(shù)的原理、適用條件、主要優(yōu)點(diǎn)和潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。請(qǐng)結(jié)合自然地理環(huán)境因素，分析選擇某特定區(qū)域進(jìn)行核廢料處置時(shí)需要考慮的關(guān)鍵地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。三、什么是核廢料資源化（或核能利用的延伸）？試述將高放核廢料通過(guò)嬗變技術(shù)轉(zhuǎn)化為低放廢料的基本原理，并分析實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)路線所面臨的主要科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)難題。四、核廢料的運(yùn)輸過(guò)程可能對(duì)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。論述在核廢料運(yùn)輸過(guò)程中需要采取的關(guān)鍵安全防護(hù)措施，以及如何從自然地理和環(huán)境保護(hù)的角度評(píng)估運(yùn)輸路線的選擇和潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。五、選擇一個(gè)你所在國(guó)家或地區(qū)的核廢料管理政策（例如，是采用集中處置還是區(qū)域處置，或是目前處于研究階段），概述該政策的主要內(nèi)容和實(shí)施現(xiàn)狀。分析該政策在公眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境有效性方面可能面臨的挑戰(zhàn)，并提出你認(rèn)為是可行的改進(jìn)建議。六、從自然地理與資源環(huán)境的整體視角出發(fā)，論述核能利用（包括核廢料處理處置）對(duì)區(qū)域乃至全球生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的長(zhǎng)期影響。請(qǐng)重點(diǎn)討論放射性物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化的環(huán)境行為及其潛在生態(tài)后果，并提出相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和修復(fù)策略。試卷答案一、核廢料分類、特性與儲(chǔ)存挑戰(zhàn)：1.分類：*高放核廢料（HLW）：主要產(chǎn)生于核反應(yīng)堆的乏燃料（用過(guò)的核燃料），含有長(zhǎng)壽命的放射性核素，如鈾-238、钚-239、鍶-90、銫-137等。還包括一些高放次級(jí)廢物。*中低放核廢料（ILW/LLW）：放射性水平低于高放廢料，包括反應(yīng)堆運(yùn)行產(chǎn)生的廢液、設(shè)備清潔后的廢棄物、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生的放射性廢物等。其放射性核素半衰期較短或放射性強(qiáng)度較低。*鈾礦冶尾礦/放射性廢土：來(lái)自鈾礦開(kāi)采和冶煉過(guò)程產(chǎn)生的含有放射性核素的固體廢物。2.主要特性與儲(chǔ)存挑戰(zhàn)：*高放廢料：放射性強(qiáng)度極高，釋放大量熱量，產(chǎn)生強(qiáng)烈輻射，部分核素半衰期極長(zhǎng)（可達(dá)數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)年），對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成長(zhǎng)期威脅。儲(chǔ)存挑戰(zhàn)在于需要長(zhǎng)期（數(shù)百年至數(shù)千年）保持安全隔離，防止放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中。*中低放廢料：放射性水平相對(duì)較低，但種類繁多，成分復(fù)雜，有些具有腐蝕性或毒性。儲(chǔ)存挑戰(zhàn)在于需要有效包容放射性物質(zhì)，防止其遷移，并安全處置較長(zhǎng)時(shí)間（幾十年至數(shù)百年）。*鈾礦冶尾礦/廢土：體積龐大，含有氡氣等短壽命放射性核素，以及重金屬等毒性物質(zhì)。儲(chǔ)存挑戰(zhàn)在于防止雨水淋溶導(dǎo)致放射性物質(zhì)和重金屬污染土壤和地下水，需要長(zhǎng)期穩(wěn)定化處置。二、深地質(zhì)處置與近地表處置比較及選址因素：1.深地質(zhì)處置：*原理：將高放核廢料封裝在堅(jiān)固容器中，深埋于地下數(shù)百至數(shù)千米深處穩(wěn)定、低滲透性的地質(zhì)構(gòu)造（如花崗巖、鹽巖、粘土層）中，依靠多重屏障（廢物容器、緩沖固化材料、地質(zhì)介質(zhì)）長(zhǎng)期隔離廢物與外部環(huán)境。*適用條件：需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境，具備良好的封閉性和低滲透性，遠(yuǎn)離人口密集區(qū)和環(huán)境敏感區(qū)，有足夠的技術(shù)和資源支持。*主要優(yōu)點(diǎn)：提供最長(zhǎng)期、最可靠的隔離，將環(huán)境影響限制在極小范圍內(nèi)，是國(guó)際上公認(rèn)的最具潛力的最終處置方案。*潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：需要確保長(zhǎng)期（數(shù)萬(wàn)年）內(nèi)多重屏障的完整性；地質(zhì)構(gòu)造的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；地震等自然災(zāi)害的可能性；處置庫(kù)場(chǎng)址選擇的社會(huì)接受度。2.近地表處置：*原理：將核廢料（通常為中低放廢物）封裝后，置于地表以下較淺的洞穴、廢棄礦井或挖建的地下倉(cāng)庫(kù)中，頂部覆蓋多層土壤和地質(zhì)材料進(jìn)行屏蔽和隔離。*適用條件：需要相對(duì)穩(wěn)定且封閉性尚可的淺層地質(zhì)條件，如巖石裂隙不發(fā)育的鹽巖層、致密粘土層或穩(wěn)定巖層，或利用現(xiàn)有地下空間。*主要優(yōu)點(diǎn)：工程相對(duì)簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，成本較低，適用于處置中等體積的中低放廢物，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)可控（時(shí)間尺度較短）。*潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：隔離時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)地質(zhì)條件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性要求低于深地質(zhì)處置；潛在的水文地質(zhì)聯(lián)系可能導(dǎo)致放射性物質(zhì)遷移；場(chǎng)址選擇和運(yùn)營(yíng)仍需考慮環(huán)境和社會(huì)影響。3.選址關(guān)鍵地質(zhì)和水文地質(zhì)條件（以深地質(zhì)處置為例）：*長(zhǎng)期穩(wěn)定性：地層構(gòu)造穩(wěn)定，不易發(fā)生大規(guī)模斷裂、褶皺或侵蝕，確保處置庫(kù)長(zhǎng)期處于安全環(huán)境中。*低滲透性：巖石或土壤的滲透系數(shù)極低，能有效阻止地下水流動(dòng)，減少?gòu)U物與水的接觸和潛在遷移。*良好的封閉性：上下圍巖完整，裂隙發(fā)育程度低，能提供天然的屏障。*適宜的物理化學(xué)環(huán)境：溫度、壓力、pH值等條件適宜，避免對(duì)廢物容器和封裝材料產(chǎn)生不利影響。*遠(yuǎn)離環(huán)境敏感區(qū)和人口區(qū)：距離地下水補(bǔ)給區(qū)、地表水域、生態(tài)保護(hù)區(qū)和人口密集區(qū)足夠遠(yuǎn)，即使發(fā)生意外泄漏，影響范圍也有限。三、核廢料資源化與嬗變技術(shù)：1.核廢料資源化（核能利用的延伸）：指通過(guò)物理、化學(xué)或核反應(yīng)方法，從核廢料（主要是乏燃料和高放廢物）中提取、回收有價(jià)值的資源（如鈾、钚等可裂變材料，或用于發(fā)電；或降低長(zhǎng)壽命核素毒性，使其變?yōu)槎虊勖蚍€(wěn)定核素），旨在減少?gòu)U料體積、降低放射性水平、實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用或提高處置安全性。它并非傳統(tǒng)意義上的“變廢為寶”，而是更側(cè)重于能源和材料回收或廢料減容減毒。2.高放核廢料嬗變?cè)恚?嬗變（Transmutation）是指通過(guò)核反應(yīng)（如中子轟擊）改變?cè)雍说馁|(zhì)子數(shù)或中子數(shù)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌怂氐倪^(guò)程。*針對(duì)高放廢物中的長(zhǎng)壽命放射性核素（如鍶-90、銫-137、碘-129、锝-99、鈾-238、钚-239等），利用反應(yīng)堆（特別是快堆或加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)ADS）產(chǎn)生的高能中子，使其俘獲中子發(fā)生一系列核反應(yīng)，最終將這些長(zhǎng)壽命、高放核素轉(zhuǎn)化為半衰期短得多、毒性低得多甚至穩(wěn)定的核素。*例如：鍶-90俘獲中子變?yōu)殒J-91，隨后衰變產(chǎn)生穩(wěn)定的鍶-92；钚-239俘獲中子可轉(zhuǎn)化為次錒系元素或镎-239，再經(jīng)嬗變可變?yōu)榉€(wěn)定元素。*嬗變過(guò)程通常伴隨產(chǎn)生中子，部分嬗變產(chǎn)物仍具放射性，需要妥善處理。3.主要科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)難題：*科學(xué)難題：嬗變產(chǎn)物的放射性、裂變產(chǎn)物處理、中子經(jīng)濟(jì)平衡、嬗變效率、材料兼容性（如反應(yīng)堆材料在強(qiáng)中子輻照下的損傷）。*工程難題：嬗變?cè)O(shè)施（如專用反應(yīng)堆或ADS系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)與建造、嬗變?nèi)剂系闹苽渑c后處理、嬗變殘?jiān)墓芾硖幹?、高能中子束流產(chǎn)生與控制。*經(jīng)濟(jì)難題：嬗變?cè)O(shè)施建設(shè)成本極高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高昂、缺乏成熟的商業(yè)化技術(shù)和市場(chǎng)、與傳統(tǒng)核廢料處置方案相比缺乏經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。四、核廢料運(yùn)輸安全防護(hù)與環(huán)境影響評(píng)估：1.關(guān)鍵安全防護(hù)措施：*專用運(yùn)輸工具：使用堅(jiān)固、防沖擊、防輻射泄漏的專用運(yùn)輸容器和運(yùn)輸車(chē)輛（如鉛屏蔽車(chē)、特制拖車(chē)）。*嚴(yán)格封裝：核廢料必須封裝在符合標(biāo)準(zhǔn)的、具有多重重屏蔽（如鋼制廢物容器、固化介質(zhì)、外包裝）的容器中，確保運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)發(fā)生破損和放射性泄漏。*輻射監(jiān)測(cè)：裝載點(diǎn)、運(yùn)輸途中（車(chē)輛內(nèi)外、路線沿線）、卸載點(diǎn)均需進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)和設(shè)備狀態(tài)檢查。*路線規(guī)劃與優(yōu)化：選擇距離短、交通狀況好、人口密度低、環(huán)境敏感目標(biāo)少的固定路線，避開(kāi)洪水區(qū)、地震帶、人口密集區(qū)、水源保護(hù)區(qū)等。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和路徑優(yōu)化。*應(yīng)急準(zhǔn)備：制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，配備應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備、防護(hù)用品和救援隊(duì)伍，明確事故響應(yīng)程序和通報(bào)機(jī)制。沿途設(shè)置應(yīng)急監(jiān)測(cè)站。*人員培訓(xùn)與資質(zhì)：參與運(yùn)輸?shù)娜藛T需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)，了解核廢料特性和應(yīng)急處理程序，并持有相應(yīng)資質(zhì)。*安保措施：對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛和人員采取必要的安保措施，防止盜竊或破壞。2.環(huán)境影響評(píng)估（自然地理與資源環(huán)境視角）：*放射性物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化：評(píng)估運(yùn)輸過(guò)程中一旦發(fā)生容器破損或事故，放射性核素（如氚、碘-131、鍶-90、銫-137等）在不同地理環(huán)境（土壤類型、巖石性質(zhì)、水體）中的遷移途徑（大氣沉降、地表徑流、地下水滲流）、轉(zhuǎn)化行為（衰變、化學(xué)形態(tài)變化）和累積過(guò)程。*生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：評(píng)估放射性物質(zhì)對(duì)沿途經(jīng)過(guò)的生態(tài)系統(tǒng)（陸地、水體）中關(guān)鍵生物（植物、微生物、水生生物、鳥(niǎo)類等）的潛在內(nèi)照射和外照射劑量，以及對(duì)生物多樣性的影響。*環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：基于國(guó)家或國(guó)際環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估事故釋放的放射性物質(zhì)可能導(dǎo)致的環(huán)境濃度和居民受照劑量是否超過(guò)可接受限值，確定潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。*長(zhǎng)期影響：考慮某些長(zhǎng)壽命核素的潛在長(zhǎng)期環(huán)境殘留和生態(tài)效應(yīng)。*公眾認(rèn)知與接受度：運(yùn)輸路線的環(huán)境影響評(píng)估結(jié)果也是社會(huì)接受度評(píng)估的重要組成部分，需進(jìn)行信息公開(kāi)和公眾溝通。五、核廢料管理政策分析（示例：中國(guó)政策）及建議：1.中國(guó)核廢料管理政策概述：*現(xiàn)狀：中國(guó)目前對(duì)高放核廢料主要采取“暫存”策略，建設(shè)高放廢物處置庫(kù)進(jìn)行集中深地質(zhì)處置是長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，但尚未正式選址和開(kāi)工建設(shè)。中低放廢物則根據(jù)放射性水平、產(chǎn)生來(lái)源和地理位置，實(shí)行分類收集、分區(qū)暫存、安全處置的管理模式，部分采用近地表處置庫(kù)或?qū)I(yè)化廠房?jī)?nèi)玻璃固化等暫存方式。醫(yī)療廢物和工業(yè)廢物有相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)管體系。*主要內(nèi)容：強(qiáng)調(diào)安全第一、分類處置、逐步推進(jìn)的原則；加強(qiáng)放射性廢物庫(kù)的選址、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行監(jiān)管；開(kāi)展核廢料處置技術(shù)研發(fā)；推動(dòng)核責(zé)任保險(xiǎn)制度；加強(qiáng)信息公開(kāi)和公眾溝通。2.面臨的挑戰(zhàn)：*公眾接受度：核廢料處置（尤其是深地質(zhì)處置）具有長(zhǎng)期性和潛在風(fēng)險(xiǎn)性，公眾普遍存在擔(dān)憂和疑慮，場(chǎng)址選擇面臨巨大社會(huì)阻力。*經(jīng)濟(jì)成本：核廢料處置庫(kù)建設(shè)投資巨大，運(yùn)行維護(hù)成本高昂，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重，投資回報(bào)機(jī)制不明確。*技術(shù)不確定性：長(zhǎng)期（數(shù)萬(wàn)年）內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、地下水環(huán)境的變化以及處置技術(shù)的可靠性仍存在不確定性。*標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系：相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)體系有待進(jìn)一步完善和協(xié)調(diào)統(tǒng)一。*跨代際責(zé)任與信息傳遞：如何向后代有效傳遞核廢料的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)和處置責(zé)任，是一個(gè)倫理和溝通上的挑戰(zhàn)。3.改進(jìn)建議：*加強(qiáng)科學(xué)溝通與信息公開(kāi)：以科學(xué)、透明、易懂的方式向公眾普及核廢料知識(shí)，解釋風(fēng)險(xiǎn)、說(shuō)明政策、展示進(jìn)展，建立信任，促進(jìn)有效溝通。*完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與溝通機(jī)制：在場(chǎng)址選擇等決策過(guò)程中，引入更嚴(yán)格的獨(dú)立第三方科學(xué)評(píng)估，充分聽(tīng)取各方意見(jiàn)，并將評(píng)估結(jié)果和決策依據(jù)向公眾充分公開(kāi)。*探索多元化處置路徑與激勵(lì)措施：在堅(jiān)持深地質(zhì)處置為主的同時(shí)，研究適用于不同類型中低放廢料的先進(jìn)處置技術(shù)（如先進(jìn)玻璃固化、水泥固化等）；探索合理的經(jīng)濟(jì)分擔(dān)機(jī)制（如核電站按比例出資、設(shè)立國(guó)家核廢料處置基金等），減輕單一核電站的負(fù)擔(dān)。*持續(xù)科研投入與技術(shù)創(chuàng)新：加大對(duì)核廢料處置技術(shù)研發(fā)的投入，特別是長(zhǎng)期安全性和環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)、評(píng)估與修復(fù)技術(shù)，以及資源化利用的前沿探索。*健全法律法規(guī)與責(zé)任體系：進(jìn)一步完善核廢料管理的法律法規(guī)，明確各方責(zé)任，建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的監(jiān)管和資金保障機(jī)制。六、核能利用的環(huán)境影響與環(huán)境保護(hù)（自然地理與資源環(huán)境視角）：1.長(zhǎng)期環(huán)境影響：*核廢料處置：如前所述，高放廢料的長(zhǎng)期安全隔離是關(guān)鍵挑戰(zhàn)，若處置不當(dāng)，可能通過(guò)地下水、地表徑流、大氣擴(kuò)散等途徑，長(zhǎng)期、慢性地污染土壤、水體和大氣，并通過(guò)食物鏈累積，最終影響生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。低放廢料暫存設(shè)施的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也需關(guān)注。*核事故：盡管概率低，但一旦發(fā)生嚴(yán)重核事故（如切爾諾貝利、福島），會(huì)瞬間釋放大量放射性物質(zhì)，對(duì)局部乃至全球環(huán)境造成災(zāi)難性、長(zhǎng)期性的污染，形成長(zhǎng)期難以恢復(fù)的生態(tài)災(zāi)難。*核設(shè)施運(yùn)行排放：核電站運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生少量放射性流出物（氣態(tài)如氚、碘-131，液態(tài)如鍶-90、銫-137等），通過(guò)煙囪排放到大氣或排入水體。雖然排放量受?chē)?yán)格控制，但在大氣環(huán)流和水循環(huán)作用下，可能擴(kuò)散到較大范圍，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，尤其對(duì)海洋環(huán)境可能存在長(zhǎng)期累積效應(yīng)。*核燃料循環(huán)：核燃料后處理和核燃料循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的中低放廢液和固體廢物，其管理和處置同樣構(gòu)成環(huán)境壓力。2.放射性物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化與生態(tài)后果：*遷移途徑：放射性核素可通過(guò)多種途徑遷移：大氣沉降（顆粒態(tài)和氣溶膠態(tài)）、地表徑流沖刷、地下水滲流、生物吸收和生物累積。*轉(zhuǎn)化行為：放射性核素的化學(xué)性質(zhì)影響其在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化。例如，碘易被植物吸收，銫易吸附在土壤和生物組織上，鍶與鈣化學(xué)性質(zhì)相似易進(jìn)入生物骨骼。放射性衰變導(dǎo)致核素種類和活度隨時(shí)間變化。*生態(tài)后果：放射性物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生內(nèi)照射和外照射，導(dǎo)致遺傳損傷、生理功能紊亂、生長(zhǎng)受阻、繁殖能力下降甚至死亡。通過(guò)食物鏈傳遞，放射性物質(zhì)可在生物體內(nèi)富集，導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化，生物多樣性減少。對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響尤為顯著。3.環(huán)境保護(hù)策略：*強(qiáng)化核安全與風(fēng)險(xiǎn)管理：采用先進(jìn)的安全技術(shù)和管理措施，最大限度降低核事故發(fā)生的概率和后果。加強(qiáng)核設(shè)施的運(yùn)行監(jiān)管和應(yīng)急準(zhǔn)備。*嚴(yán)格的環(huán)境監(jiān)測(cè)：建