高放射性废物（High radioactive waste，HLW）指乏燃料在后处理过程中产生的高放射性废液及其固化体，包含99%以上的裂变产物和超铀元素 。未经处理的乏燃料直接贮存时也归类为高放射性废物，其比活度超过4E+11Bq/kg，释热率高于2kW/m³，含有长半衰期、高生物毒性的核素 。这类废物主要存在于核燃料再处理废液及其玻璃固化产物中 。
高放射性废物的安全处置需使其与生物圈长期隔离，当前主流方案为深地质处置 。该方案将废物封入耐久容器后置于500-1000米深的地质建造中，通过工程屏障（固化体、包装体等）与天然屏障（稳定岩层）实现万年以上的隔离 。处置技术包括焦耳加热陶瓷电熔炉、冷坩埚玻璃固化等，我国自主研发的冷坩埚技术已完成工程样机试验 。其他曾研究的方案如太空处置、深海处置因安全或成本问题被搁置 。
国际上采用深地质处置的案例包括芬兰波西瓦花岗岩处置库、德国Konrad废铁矿处置库及法国Cigeo黏土层项目 。我国选定甘肃北山为处置库首选预选区，其地下实验室被国际原子能机构指定为全球唯一高放废物地质处置协作中心 。韩国太白市正在建设验证处置技术安全性的地下研究设施 。
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