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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,全球1万多吨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。但对于这种深部地下作业,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。这些系统可以检测储存库周围的土壤和河流,以及储存库本身的安全性。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。这就是印度采取这种做法的原因。
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,1969年至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。
由于该方法已将核废料完全玻璃化,因此不再存在核辐射问题。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。就是说,把核废料装进罐头里,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。无非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,那么它们处理核废料的效果如何呢?关于这一点,我们首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大海。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。
好在当时的核废料量比较少,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。从此,美国再也不敢向海里排放核废料。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。
只有核辐射危机解决了,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。