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20亿年前的“核电站”,教会现代人类处理核废料的秘诀

添加时间:2024-02-04

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随着核能技术的发展,如果有一天全世界都使用核电,将会产生大量的核废料,那么人类该怎样处理这些核废料呢?

在非洲发现的20亿年前的“核电站”,告诉了我们答案,而且效果很好。

发现20亿年前的非洲加蓬奥克洛“核电站”

先带大家看一张图片:这是一个核废料库,存放了20亿年的核废料。是的,你没看错,20亿年!

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20世纪70年代,在非洲加蓬奥克洛发现的铀矿引起了人们的注意,因为这些矿石有 "问题"——它们已经被使用过了!

这个发现引起了人们的热议:有没有可能是外星人在地球上建立了核电站,又或者是若干万年前有地球上存在其他智慧生物,已经能够熟练地使用核能,只是灭绝了或者迁徙到其它星球去了?

最后,事实证明,加蓬奥克洛铀矿的确是在一个反应堆里,一个天然的反应堆,被称为奥克洛反应堆。

几十亿年前,铀的同位素组合更类似于我们今天在核反应堆中所使用的铀。所以它所需要的只是一点水来缓和中子,然后就会自发地发生核裂变,就像我们今天做的一样。

核裂变意味着核废料。这些自然反应堆也会产生废物。这意味着我们有了一个千载难逢的机会来研究这些废料的降解情况。

结论是令人震惊的。

天然“核电站”教会了我们什么秘籍?

这里先给大家科普一下人类目前处理核废料所面临的的难题。

核废料的降解周期很长,有的长达数亿年,在数亿年的地质变迁中,核废料可能会向周围的土地以及地下水慢慢扩散,最终引起大范围的核污染。毕竟,人类目前制造的装核废料的容器,是没有办法长期保存的,我说的“长期”指的是几千万上亿年的时间。

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让科学家惊讶的是,非洲加蓬奥克洛“核电站”里的核废料的经历20亿年的变迁,一直停留在原地,移动的距离不到3米。要知道,他们没有被装在燃料包里,没有封装,遭受着剧烈的温度波动,被地下水冲刷了几十亿年的时间。

最重要的发现是,像钚和镅这类半衰期很长的废物(钚-244的半衰期是八千万年),以及其他锕系元素,在还原环境下竟与岩石发生化学结合,并保持完全不移动。这就是天然核废料库起作用的关键。

大自然已经把方法告诉了我们,于是人类雄心勃勃准备按这种方式建立自己的核废料库。

瑞典的KBS-3核废料处理方法

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瑞典的KBS-3方法是建立在加蓬奥克洛铀矿的发现和70年代以来的进一步研究基础上的。KBS-3已经在芬兰和瑞典获得批准。

KBS-3除了利用基岩的还原环境外,还增加了一些强化措施。

比如将燃料留在燃料棒中,即包覆锆合金。然后,它们被放置在铸铁支架上。铸铁确保了刚性和韧性。增加50毫米厚的耐腐蚀铜囊,用于封装燃料束及其支架。该铜囊周围有一层吸水的膨润土粘土,起到软垫的作用,使铜囊不受基岩运动的影响。因为当粘土湿润时,会膨胀到50个大气压的压力,并被压入周围所有的裂缝和裂隙中。

对了,KBS-3核废料库建立在地质稳定的基岩中向下500米处,有还原环境,只有少量的地下水运动。

奥克洛反应堆唯一有的就是还原环境,光是这一点,就能让废物停留20亿年。因此KBS-3肯定也可以做到这一点。

尾声

当人类苦苦寻觅找不到答案的时候,大自然魔术般地现身为人类解惑,这个发现也为人类安全处置核废料铺平了道路,接下来要做的就是安心等待核电技术的进一步发展了。

最后,强烈呼吁日本不要把核废料倒入海里!请教一下瑞典不好么?

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