情景分析

2.2.1.1 情景分类

通过考虑地质处置系统的特征、可能影响系统演变的不同事故及过程，构建整个系统未来各种可能的行为，这一过程以使用概率论模式为主。具体地说，就是基于现在的技术发展水平，对所有的特征、事故、过程进行描述，包括分析整理处置系统安全性能与特征、事故、过程的相关性，仔细分析系统的特征以及影响系统的各种特征、事故及过程可能发生的概率，并利用处置系统各组成部分的相关性以及与它们相关的现象对特征、事故、过程进行分类（Umeki et al.，1999），阐明其对系统安全的相关性，并应用排除法排除对处置库的选址、系统安全设计影响小或者说不重要的特征、事故以及过程，进而只考虑重要的特征、事故、过程，建立相应的情景来评价其对安全性的影响。

高放废物地质处置系统安全评价中考虑的情景可分为两大类（OECD/NEA，1999）：地下水情景（放射性物质随地下水迁移至生物圈的情景，由于高放废物深地质处置的多屏障设计，因而其放射性物质迁移主要就是核素在工程屏障、地质屏障中的迁移）和隔离失效情景（隔离设施遭到破坏而影响人类生存环境的情景）。其中地下水情景又可分为基本情景和扰动情景两种（OECD/NEA，1999；JNC，2000c；李金轩，2004）（如图2.3 所示）。

图2.3 情景分类

（据 OECD/NEA，1999）

Fig.2.3 Classification of scenario（OECD/NEA，1999）

基本情景是情景分析的基础，是把自然的地质和气候现象异常、初始设计缺陷和将来人类活动排除在外的情景，即分析时假设（JNC，2000c；李金轩，2004）：①处置库所处的地质环境保持稳定，而且影响放射性物质迁移的水文地质和水化学性质、处置库围岩的物理力学性质、热力学性质不变；②地表环境条件特别是气候和地表水系统在预报的时间范围内按现有条件保持不变；③工程屏障系统不发生任何不能预测的失效，即构成工程屏障系统的各部分都能按设计发挥其应有的功效；④处置库没有受到未来人类活动的任何影响。本书对溶质运移的所有分析研究都是基于基本情景下进行的。

而扰动情景就是针对地质与水文地质条件、气候条件、处置系统本身的缺陷、未来的人类活动等在基本情景中没有考虑的因素来设计的，同时高放废物地质处置系统所考虑的时间尺度长，描述这些因素的发生发展过程也就在很大程度上存在着不确定性。因此，安全评价是通过构想一系列不确定的扰动情景来评价处置系统可能潜在的各种演化过程，即主要考虑（JNC，2000c；李金轩，2004）：①自然地质和气候变化，如地下水水位的抬升、灾害性地震、火山活动、气候变化等；②工程屏障系统的原始缺陷，如缓冲材料的回填施工问题、固化体的安放及处置库封闭过程中所出现的问题等；③未来人类活动对处置库的影响（可分为两个大类，即有意识的侵入和无意识的侵入）。有意识的活动主要是未来人类对核废物处置库的改进，或者是对处置库的恐怖破坏，这种情况下人类能意识到高放废物的危害；无意识的侵入如未来人类在不知处置库具体位置的情况下，而在其周围开发利用矿产资源或地下水，就直接或间接地接触到放射性物质，这样人类对其所面临的放射性危险性毫无意识。因此，在考虑未来人类活动时，应重点考虑人类的对处置库的无意识侵入。

对应于隔离失效情景的特征、事故、过程主要是岩浆活动、处置库附近有地震或活动断层的运动、人类活动的直接侵入、陨石撞击等（李金轩，2004），这些特征、事故、过程由于其发生的可能性很小，并可以通过适当的场址选择和设计来避免，因此在主要的安全评价计算中都是不予以考虑的。

2.2.1.2 情景的建立

OECD/NEA（1991）、李金轩（2004）利用系统的方法描述了地质处置系统将来可能的演化情景，总体来说，可以通过以下步骤建立各种情景：

1）综合考虑对地质处置系统性能具有潜在影响的各种特征、事故和过程；

2）基于现在技术发展水平，对各个独立的各种特征、事故和过程之间相互的制约以及它们与安全评价的相关关系进行分类；

3）确定一组在安全评价中考虑的特征、事故和过程，并记下在这阶段中筛除的特征、事故和过程以及它们被筛除的原因；一般来说，筛除的应遵循以下原则：①如果通过选择适当的地质环境就不太可能影响地质处置系统安全性能的各种特征、事故和过程；②通过处置库的合理设计和建造及工程措施就可以避免的各种特征、事故和过程；③发生概率极低的各种特征、事故和过程；④除了上述所列之外，基于现在的知识水平判定为对安全性影响很小的。

4）利用保留下来的特征、事故和过程建立用于安全评价的情景，同时建立模块并考虑其所有的重要影响。

目前各国主要的安全评价计算都是基于地下水情景的（其分析流程如图2.4 所示），因为这是目前为止对场址选择和设计合理的处置库最有可能发生的情景，即通过分析处置系统在地下水侵入情况下的特征及影响系统演变、演化的各种事件和过程来构想系统未来各种可能的行为，模拟分析放射性物质在系统中的溶解、迁移行为。对于可以通过合适的场址选择和设计或者发生概率极低的各种特征、事故和过程在地下水情景中不予以考虑。本书也是基于地下水情景来考虑近场和远场中各种溶质运移的。

图2.4 地下水情景分析流程

Fig.2.4 Procedure for scenario analysis of groundwater