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日本核废水排海,我国每年也产生3200吨核废料,是如何处理的?

添加时间:2024-01-24

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日本向海洋排放大量核污水的行为引起了全球轰动,遭遇了不少反对之声,关于如何处理核污水、核废料成为大众关注的焦点。

事实上,核污水和核废料是不同的,庞大的需求使我国每年都会产出大量的核废料,核废料的处理方式也非常复杂和危险,但当所有国家都对其避之不及时,只有我国将其变废为宝。

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核废料是如何产生的

核废料就是在核反应堆使用过后所产生的乏废料,也包括在核燃料生产后产生的废料,这些废料一般具有一定的放射性,它的形态分为液体、固体和气体,放射性的废料通常是无法被彻底解决的,只能依靠长时间的自我衰变来降低本身的核素。

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所谓的乏燃料是指用完核燃料后的一种产物,核裂变链式反应极为复杂,乏燃料通常具有高放射性元素,比如铀、钚,它们的半衰期都很长,少则5000年,多则15万年,不可能等它们自然衰变耗尽,如果在它们出现时不能够及时被处理,将会对生态环境、人类健康造成巨大损伤,侵入人体破坏DNA、细胞结构,使人发生癌变,后果不可估量。

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目前核能的释放方式包括轻核聚变和重核裂变,其中要控制轻核聚变是非常难的,目前只有苏联所研发出的“托克马克”装置能够实现可控核聚变。

而重核裂变是应用在近乎所有核电站中的,通过它来提供能量,其中压水反应堆核电站是所有核电站的60%之多。

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上世纪60年代,由美国第一个制造出的压水堆核电站,直至目前该反应堆仍然是全球上技术最成熟安全的反应堆,早期大多被运用在军事领域中。

虽然核反应堆有很多,而且能够被应用到多种领域,为人类做出贡献,但无论是哪种反应堆,它们都具有共同的特性,那就是“毒”,比如上述中提到的乏燃料,无论是化学还是物理手段都无法将它处理,这是因为它含有铷、钇、钼等非常复杂的化学元素。

元素的复杂性让核废料的处理和回收变得更加困难,不仅如此,元素衰变的过程中,核废料会释放出热能,如果把它们放在液体里,液体会变得更加沸腾,放在固体里则会熔化外面的壳,长时间如此下去,则会造成非常严重的核泄露。

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核的作用有多重要?为什么即便它有如此巨大的杀伤力也依然被人类广泛使用?事实上,核能大多数会被用作清洁能源所使用,在过去的工业化时代,人类为了发展制造了过多的废气,不仅污染环境,还因为人类的过度挖掘矿石而导致资源逐渐稀缺。

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为了满足人类所需,同时也是为了实现更健康绿色、可持续使用的再生资源,核能的应用就显得尤为重要,以2019年为例,核能的发电量能够满足全球的10%以上的电力需求,亚洲地区在这一年中的发电量就增长了近20%。

核能就像是潘多拉魔盒,它本身对人类发展有着极为强大的力量和不可或缺的特性,而这种吸引是致命的,因为它的内部隐藏着巨大的“毒性”。

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安全有效的处理方法

早年间核废料产生的时候,人类并没有像现在这样严谨多变的处理方式,因此也造成了不少的灾难发生,比如冷战时期中的苏联,为了降低成本,怀着侥幸心理把大量的核废料排放到了附近的河流里,对生态环境造成了重大伤害。

上世纪50年代,俄罗斯的一座名为加腊苏的湖泊,因为核泄漏受到了大面积的污染,这座曾经是野生动物们的天堂的地方后来变成了死湖,即便是过去十几万年也难以恢复到昔日的光景,这起事件也被称为人类史上三大核泄漏事故之一,给人类敲响了警钟。

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如何安全且有效地处理核废料,至此便成了所有拥核国家的研究重点,早年提出的设想都比较奇思妙想,比如把它们发射到太空中,再比如将它们冰封在南北极等极度恶劣的环境中,但这些方法的成本太高,并不是一个国家能轻易实现的,而且风险很大,充满不确定性,因此被放弃。

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当然也有不少科学家提出排放海底的方法,不过和日本直接排放海洋的方式不同,他们的构想中是想将核废料用罐装的方式放进4000米以下的深海,上世纪就有包括苏联在内十多个国家都把核废料排放到海里。

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直到现在,对于核废料的处理方式,经过数十年的改进后已经做了不少优化,比如按照目前的核废料处理方式,一般会根据核废料本身不同的化学性质和放射性来分类,比如包括工具、防护衣等一些低放射性的核废料,以及由核反应堆燃料棒产生的中高放射性核废料。

第一步骤是安全存储,需要先将核废料分后储存,在储存过程中用混凝土、铅等材料将核废料隔离开来,能够降低放射性的衰减速度的同时减少对生态环境的污染。但如果是单纯用来冷却核废料的废水,它的处理方式可以利用离子交换等方法再从管道里排出去。

核废料中含有最多的放射性元素是铀,它占到所有核素的96%,铀233的半衰期非常长,大约是15万年左右。因此大多数国家保险起见,用的还是掩埋法,将核废料转换成固体封存进金属罐,埋放在不同深度的处置库。

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我国研发启明星二号提高利用率

我国作为世界上发展迅速的国家之一,同时也是最早拥有核技术的国家,核反应堆和日本相比只多不少,一年至少能产出3200吨的核废料,在全球占比1/3,它们大部分会用在医疗和科学研究中。

那么我国每年都会生产出庞大的核废料,有没有什么处理方法呢?民间有个比喻是如果把它们全都排放进长江水中,需要至少200万年才能够被净化,当然,我国是不可能把它直接排放到海水中的。

我国相比较其他国家有着不同的处理方式,由于我国每年都会产出庞大的核废料,同时考虑到其他安全性问题,最终自主研发出了一款专门用来处理核废料的装置,名为“启明星二号”。这款装置有个别称,叫铅基核反应堆零功率装置。

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研发启明星二号的初衷是因为目前的核燃料利用率实际上还不到1%,其余的都会被浪费且会产生有放射危害的核废料,如果不采取更安全有效的方式,将有可能危害人类和生态环境数十万年,那么问题就出现了,为什么不能回收利用这些核废料,并且提高核燃料的利用率呢?

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基于这些问题和创想,启明星二号横空出世,启明星二号中包含铅冷物质,这种物质的神奇之处在于它能够让核废料丧失放射性危害,同时还能够将这些核废料所释放出的能量变成电量,这样一来,核燃料的利用率就能够从1%提升到了95%,大大降低了核废料的危害,同时还能够充分利用核燃料。

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不过虽然启明星二号能够将核废料有效利用,并提高了核燃料的利用率,但事实上并不能处理核污水,要知道,核污水和核废水是不同的,核污水直接接触核燃料,相比核废水有更强烈的放射性,并且其中含有复杂的元素,不仅是我国,放眼全球都无法处理核污水。

但尽管如此,我国的启明星二号的出现也依然为全球的核能安全提供了莫大的贡献,同时也给予了别国更多灵感和启发,核废料固然是让人痛恨的存在,但有效利用才是它最终的归宿和终点,而非一味的将其用极端的方式处理。

可以这么说,我国研发出启明星二号后,受到多个国家欢迎的同时也遭到了不少西方国家的妒恨,其中就包括美国,日本也是如此,日本作为拥核国家之一,从过去的福岛核电站事故到如今的往海水中排放核污水等等行为都令人不满。

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中国有启明星二号,日本却什么都没有,光是每年处理核废料就要花费数百亿的成本,当然,为了更好地有效利用这些核废料,减少更多的麻烦,日美也曾出高价来购买我国的启明星二号,不过遭到了拒绝。

首先启明星二号是我国自主研发的产品,它在全球都是独一无二的技术,毫无疑问是领先于世界上的其他所有国家,即便是美国也不得不甘拜下风,如此核心的技术是我国耗费了多年的心血,集科学家们的力量才研发出的最终成果。

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一旦将这项技术卖出国门,将极有可能面临技术泄漏的风险,尤其是对于美国而言,他们渴望这项技术,同时也觊觎我国的发展,光是在技术层面上就曾多次卡我国脖子,包括实施技术封锁,令我国发展举步维艰。

拒绝卖出启明星二号,不仅是处于对日美前车之鉴的警惕,更多是对我国核心技术的一种保护。

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