最近,日本又偷偷往海里排放核污水,自2021年首次排放以來,已經過去4年多。
要知道,這些含有放射性物質的廢水可能污染海洋生態系統,危及海產品安全,甚至通過食物鏈影響人類健康。
雖然中國沒有向大海里排核污水,但中國每年卻產生約3200噸核廢料,占全世界的三分之一,核廢料如果處理不好,也會造成危機。
那么,核廢料又是如何產生的?中國是怎么處理這么多的核廢料呢?
核電站的危險副產品
首先,我們得弄清楚核廢料是個啥東西。簡單來說,核廢料就是在核能利用過程中產生的含有放射性物質的廢棄物。它們主要來自于三個地方:核電站、核武器生產設施和醫療、科研等領域。
核廢料最常出現在在核電站中,那它具體是怎么產生的呢?核電站的"心臟"是核反應堆,里面裝著鈾-235這樣的核燃料。當鈾-235的原子核被中子擊中后,會發生核裂變反應,釋放出巨大的能量,同時產生很多新的放射性元素,如銫-137、鍶-90、钚-239等。這些新生成的元素大多數都具有強烈的放射性,也就成了我們所說的核廢料。
核燃料棒在反應堆中使用幾年后,雖然里面還有約96%的鈾沒有被利用,但因為累積了太多裂變產物(也就是核廢料),影響了核反應的效率,就必須被取出來。這種用過的燃料棒被稱為"乏燃料",是最典型也是最危險的核廢料。
核廢料按照放射性強度可以分為高、中、低三類。其中高放廢物雖然只占體積的3%左右,但放射性卻高達99%!這些高放廢物大多來自乏燃料和核武器生產過程中產生的廢液。中低放廢物則包括受污染的設備、工具、防護服、過濾材料等。
這些輻射對人體的危害可不是鬧著玩的。核廢料釋放的輻射主要有阿爾法射線、貝塔射線和伽馬射線。阿爾法射線穿透力弱,一張紙就能擋住,但如果通過呼吸或食物進入體內,會對內臟器官造成嚴重傷害;貝塔射線強一點,需要鋁板才能阻擋,能穿透皮膚表層;而伽馬射線最厲害,連厚厚的混凝土墻都能穿透一部分,對全身都有危害。
這些輻射一旦進入人體,輕則導致細胞DNA損傷,引發各種癌癥;重則直接讓人體組織壞死,導致急性放射病,嚴重時幾天內就能要人命。大家還記得1986年的切爾諾貝利核事故和2011年的日本福島核泄漏事件吧?那些地方至今仍是"禁區",就是因為核廢料泄漏造成的嚴重輻射污染。
除了對人體的直接傷害,核廢料還會對環境造成長期污染。一旦泄漏到土壤或水源中,放射性物質會被植物吸收,進入食物鏈,最終返回到人體內。某些放射性元素如鍶-90,因為化學性質類似鈣,會在人體骨骼中累積,持續輻射骨髓,增加白血病風險。
所以說,核廢料處理不是小事,它關系到當代人的健康,也關系到子孫后代能否安居樂業。正因如此,全球各國都在絞盡腦汁地研究如何安全處理這些"棘手禮物"。
各國如何對付這個"燙手山芋"?
面對這些危險的核廢料,世界各國都使出了渾身解數來應對。最常見的方法就是"深埋法"——把核廢料封裝起來,然后埋到地下幾百米甚至上千米深的地方。
瑞典和芬蘭走在了世界前列,他們在堅硬的花崗巖層中開鑿出巨大的地下洞穴,將高放核廢料密封在銅制容器中,然后用膨潤土包裹,最后埋入這些洞穴。這些設施能保證核廢料在未來10萬年內都不會泄漏!聽起來像科幻電影的情節,但人家真的做到了!
法國人則玩出了新花樣。他們不僅埋核廢料,還嘗試"回收利用"。法國的拉阿格后處理廠能從乏燃料中提取出未燃燒完的鈾和钚,重新制成混合氧化物燃料,再送回核電站使用。這樣一來,不僅減少了廢料量,還節約了寶貴的核燃料資源。法國人表示:"浪費是可恥的,即使是核廢料!"
美國人試過更奇特的方法——把核廢料送入太空!計劃是將高放廢料裝進特制的容器,用火箭送入太陽系外或直接丟進太陽。不過考慮到火箭發射失敗的風險(想象一下,裝滿核廢料的火箭在大氣層爆炸...),這個點子最終被擱置了。現在美國主要依靠地下儲存設施,比如新墨西哥州的"廢物隔離試驗工廠"來處理核廢料
日本因為國土狹小、地震頻繁,深埋選址特別困難。他們主要采用玻璃固化技術,將高放廢液與玻璃原料混合,在1100℃高溫下熔融,形成穩定的玻璃體。這種玻璃體能將放射性核素牢牢"鎖住",減少泄漏風險。不過,去年日本開始向海洋排放福島核電站的處理水,引發了國際爭議,這種處理方式顯然不是正道。
俄羅斯則開發了"快中子反應堆"技術,能夠"吃掉"部分長壽命放射性核素,大幅減少高放廢物的危害持續時間。俄羅斯的BN-800反應堆被視為核廢料處理的一大進步。
中國的核廢料處理
那么問題來了,我國每年產生的3200噸核廢料都去哪兒了?難道真的像網上某些謠言說的那樣,隨便找個地方一埋了事?
當然不是!實際上,我國在核廢料處理上走出了一條獨具特色的路線,用四個字概括就是——"變廢為寶"!
我國的核電事業起步較晚,第一座核電站秦山核電站是1991年才并網發電的。但正所謂"后發優勢",我們可以借鑒世界各國的經驗教訓,走出自己的路。
2005年是個轉折點。這一年,被稱為"啟明星1號"的實驗裝置在我國首次運行。這臺裝置采用"快熱耦合"技術,能夠大幅提高核燃料的利用率。雖然當時這項技術還不是世界領先,但已經為我國核廢料處理技術的發展奠定了基礎。
隨后,我國科研人員又研發出了"啟明星2號"。這是一種基于鉛基堆反應的設備,不僅能在核反應過程中降低核廢料的放射性,還能將核燃料的利用率提高到驚人的95%!通俗點說,這就相當于把"吃剩的飯"再吃一遍,把營養幾乎榨干!雖然"啟明星2號"仍會產生少量核廢料,但已經是當時世界上最先進的核廢料處理系統之一。
2019年,技術再升級,"啟明星3號"誕生了!這一代設備擁有更高的沸點和更低的熔點,安全性和防御性大幅提升,能量密度數據更加突出,核廢料處理能力比"啟明星2號"更勝一籌。簡直是核廢料處理領域的"神機"!
除了這些高科技設備,2021年9月,我國還建成了國內首座高水平放射性廢液玻璃固化設施。這標志著我國在核廢料固化處理方面取得了里程碑式的技術突破!這種技術將放射性核廢料在1100度或更高的溫度下與玻璃原材料溶解混合,冷卻后形成穩定的固體,極大地降低了核廢料泄漏的風險。
值得一提的是,這種玻璃固化技術雖然在全球并不新鮮,但真正掌握并建成工業化設施的國家卻屈指可數,僅有美國、法國等少數幾個國家。而我國不僅掌握了這項技術,還形成了完整的產業鏈,這在全球范圍內都是罕見的成就!
此外,我國還采用了"干法后處理"技術。與傳統的"濕法后處理"相比,干法處理不使用有機溶劑,大大減少了二次廢物的產生。同時,干法處理還能更有效地分離出乏燃料中的钚和次錒系元素,進一步減少高放廢物的危害。
在核能利用的道路上,我們既要享受它帶來的清潔電力,也要負責任地處理它產生的廢料。只有這樣,核能才能真正成為造福人類的清潔能源,而不是留給后代的環境噩夢。
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