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据统计,我国每年产生的核废料高达3500吨,全球核废料超过1万吨。 据专家介绍,仅我国3500吨核废料,就需要长江那么大的水流流213万年才能彻底清除。 由此看来,世界上一万多吨的核废料我们该如何处理呢?
地下深处的法律
说到这里,很多人可能开始担心:如果使用3500吨核废水,净化效率将是200万年。 这 1 万吨核废料可以使用 600 万年。 如果这样下去,人类世界会不会充满核废料?
关于这个问题,您无需担心。 因为从目前的情况来看,处理核废料的方法还是有很多的。
第一个是把它埋在地下。 我国许多国家建立了许多深层地质资料库。 这些储存库通常有数百米深。 环顾四周,连手指都看不见。 里面的核废料采用凝固密封技术处理,可以防止核废料泄漏,可以保存1000年以上。
除了我国之外,美国也经常采用这种方式处理核废料。 例如,在美国内华达州的尤卡山,建立了与我国类似的深层地质储存库,用于储存从试验场运来的核废料。 此外,印度还用这种方法将核武器的废料全部埋入地下,从而一劳永逸地消除。
当然,把它埋在地下就能解决这个问题。 但对于这种深井地下作业,需要安装额外的保护措施。 即建立事后检测制度。
几乎每个深层地质处置库都有后测系统。 这些系统可以检测处置库周围的土壤、河流以及处置库本身的安全性。 这可以防止存储库中出现意外情况。
当然,即便如此,深埋地下的成本仍然是最低的。 与下面的其他方法相比,将其深埋在地下的成本几乎可以忽略不计。 这就是印度采用这种方法的原因。
那么除了深埋地下之外,我们还能通过哪些方式处理核废料呢?
核燃料循环技术
处理核废料的第二种方法是核燃料循环技术。 这项技术可以回收和再利用钚和铀。 轻水堆等大型系统也可以回收,重点是废物利用。 这样可以延长核燃料的使用寿命。
例如,过去可以使用一年的核燃料现在可以使用三年。 如果有技术突破,通过换厂还可以再使用三年。 直接解决了核废料无处藏身的问题。
此外,镍63等还可以制成核电池,扩大了其应用范围。 在这种情况下,核废料进入了废物利用的良性循环。 也就是说,到处都可以使用,不用担心浪费。
当然,这项技术是对一个国家尖端科技能力的极大考验。 如果核废料处理不当或分类控制不严格,就会造成核废料泄漏,得不偿失。 因此,在核废料回收方面,主要取决于国家是否拥有令人难以置信的科技实力来使其完善。
值得一提的是,早在20世纪70年代,日本、英国、法国就共同参与了这一核废料回收项目。 例如,从1969年到1990年,日本公用事业公司向英国运送了4100吨核废料,向法国运送了2940吨核废料进行加工和再利用。
英国和法国吃完所有核废料后,会将其运回日本。 例如,2004年,法国将这些核废料运回日本六所村并长期储存。 英国于2016年将其运回六所村,并长期保存。
从这一点来看,日本、英国、法国早在上世纪就已经启动了这种核废料回收机制。 直到它们被利用到“最终状态”,即核废料中无法榨出一滴油或水时,它们才会被深埋在地下。
高温氧化法
处理核废料的第三种方法是高温氧化。 这种方法是将核废料直接暴露于极高温度的氧化剂中,让氧化剂将其分解成各种无害物质。 在这种情况下,由于核废料中的放射性元素已经分解,不存在重新释放的风险。
可以说,相比于前面两种方法,这种方法更加安全,保密性也更高。 但一切都是有代价的。 由于这种方法可以燃烧核废料中的有害物质,因此意味着它对设备的要求极高,需要大量的能源。 如果不满足这些要求,估计这些核废料将很难清除。
激光熔化
除了高温氧化法之外,还有一种与之类似的方法,那就是激光熔化法。 该方法使用激光束熔化核废料。 同时凝固成玻璃状的物质,就像烧瓷器一样。 最主要的是回收它。
由于通过这种方法核废料已经完全玻璃化,不再存在核辐射的问题。 当然,玻璃化所有这些核废料所需的能量超乎想象。
至少普通的焚烧炉肯定达不到这个效果。 除非像托卡马克这样的核聚变装置能够产生超高温度,否则它可以被烧成玻璃。 从这一点来看,激光熔化法的成本估算也是大得离谱。
离岸处置
此外,还有一种更便捷的核废料处置方式,那就是美国的海上处置方式。 也就是说,将核废料装进罐头,然后用船运到无人岛,与大陆隔离。 这将防止核废料污染环境,就像岛上的监狱一样。
相对而言,这种海上处置方式确实比直接排放入海要好。 但情况也好不了多少。 只是让核废料在岛上多停留一段时间而已。 目前尚不清楚这些罐子是被海水冲入海中,还是被海底火山喷发所覆盖。
如今核废料处理的效果如何?
说了这么多方法,它们处理核废料的效果如何呢? 关于这一点,我们先从深埋方式来分析。
从目前的情况来看,深埋方式确实有效。 以法国的一个深层地质处置库为例。 这里的核废料对周围100公里土地的污染率只有0.7%。 可见,深埋地下还是挺好的,至少泄漏会少一些。 这就是为什么大多数国家几乎都采用深埋法。
至于其他方法,由于开发时间相对较短,有些方法刚刚问世,因此其处理效果还有待评估。 可能需要数年时间才能获得测试结果。 至于最终的结果,让我们拭目以待。 反正只要不是像日本那样直接排入海里,一般问题不大。
美国还跨海排放核废料
值得一提的是,美国曾将核废料排入海中。 例如,在20世纪40年代,美国由于没有成熟的核废料处理技术,只能将其排放到海角底部。
幸运的是,当时的核废料量还比较少,并且在预期的可控范围之内(不像福岛核电站那么突然),所以最终并没有造成大范围的环境污染。
当然,虽然没有出现大范围的污染,但是当地的水域却受到了影响,鱼儿几乎死无葬身之地。 自此,美国再也不敢将核废料排入大海。 这就是为什么美国现在对日本将核废水排入大海感到如此兴奋。 毕竟教训摆在那里,不激动才怪呢!
结论
总之,核废料的排放方式有很多种,但最终都有一个目的,就是防止核泄漏造成核辐射污染。 无论是深埋地下、从废物中回收,还是制成玻璃,都必须考虑到这一核心因素。
核辐射危机解决了,才算是正常处理。 否则,就是非法加工,将受到国际社会的谴责。 例如,日本将核废水排入大海,就是一个典型的反面例子。