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核废料的定义、分类、处理方法及潜在威胁

添加时间:2024-06-02

核电站运行中产生的核废料,按其放射性大小和物理形态可分为:低放射性气态废物,低放射性液态废物,中放射性液态废物,低、中、高放射性固体核废料。

处理核废料的一般方法是稀释排放、浓缩处理和回收利用。过去核废料被密封后扔进深海,但这需要经过一系列非常麻烦和严格的处理,因此并不划算。而且现在涉及公共环境区域,因此已被禁止。据说现在有些单位就把核废料密封在深山洞穴中。

如果密封得当,处理得当,是不会对人类造成威胁的,但难免会出现一些泄漏和处置不当的情况。随着时间的推移,这种核废料的放射性会逐渐降低,威胁也会越来越小。有资料说,这类废物消失后,就会被当做普通废物处理。

核废料一般指已与某种物质发生反应但仍具有放射性的乏燃料,只能通过缓慢减少其自身核素来降低其放射性,常规的化学、物理、生物等方法无法降低其放射性。

有人可能会说“核废料可以喂哥斯拉”。当然,这只是一句玩笑话。自1945年世界上第一颗原子弹爆炸以来,人类就一直痴迷于这种无比强大的能源。经过多年的研究,人类终于可以利用一些核能了。

核燃料的能量密度是传统燃料的数百万倍,还具有清洁、高效、廉价等优点,因此目前许多国家都在大力发展核能发电。

那么问题来了,人类在享受核能好处的同时,也不能忽视核废料处理的问题。核废料不同于其他传统废物,一不小心,人类文明就会受到严重影响。尤其是日本最近将核废水排入海洋,受到其他国家的谴责。

2015年,我国共计产生了约600吨核废料。

2020年,我国共产生核废料约1500吨。

相比日本处理核废料的方式,我国如何处理核废料?

核废料为何需要专业处理?难道不能随意排放吗?

目前压水反应堆是主流,其原理是利用核反应产生的巨大能量,将核能转化为热能,热能将水变成水蒸气,水蒸气再通过蒸汽轮机转化为机械能,机械能最终转化为电能。

虽然整个过程是安全无害的,但这并不意味着核废料也是一样的。

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核废料主要由铀238、钍232以及镎、镅、锔等超铀元素组成,这些核废料会产生电离辐射,对生物体的DNA产生影响,如果辐射剂量较大,受到辐射的生物体DNA轻则发生变异,重则死亡。

核废料若无节制地排入大自然,会污染大气、土壤、水等构成世界的基本物质,进而污染各种生物。核废料的半衰期短则几百年,长则几十万年。

以我国2015年产生的150公斤高放射性核废料为例,如果不进行处理,160公斤高放射性核废料的放射性将持续数十万年,如果要通过加水稀释,则需要12亿吨水,相当于长江136年的总水流量。

因此,各国若不加处理地排放核废料,必然会破坏自然生态环境,人类文明也会受到冲击。

此外,目前人类的技术还未充分利用核能,铀资源综合利用率甚至不足1%,这就意味着核废料中仍有大量的能源材料,但以目前的技术水平还无法利用。

但未来随着科技的发展,人类完全掌握核能技术之后,将能够对核废料进行二次处理。因此,对核废料进行规范化、集中化处理,不仅是为了保护环境,也是为了将来能够更好地再利用。

处理核废料有多少种方法?

核废料按其放射性分为低、中、高三个等级,其中低、中放射性核废料占总量的97%,高放射性核废料占3%。

低、中放射性核废料的处理

低放射性核废料不会造成太大的威胁,将通过稀释、过滤等处理,尽量降低废料的危害。

目前,处理低放射性核废料的主要方法是深海填埋,因为海底土壤比陆地更容易吸收放射性物质,通常需要300至500年左右的时间。

中放射性核废料与低放射性核废料的处理方法类似,都是先进行处理,然后放置于指定地点。

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如何处理高放射性核废料

高放射性核废料危害极大,与中、低放射性核废料完全是两个层次,这些放射性元素的半衰期从几万年到几十万年不等,如果一个核大国不能妥善处理高放射性核废料,除了危害本国之外,对地球的影响也是巨大的!

高放射性核废料的处理方法有两种:要么埋在4000米以下的海床,要么埋在500至1000米深处的岩层中。

至于选择哪一种,主要还是看这个国家的领土大小,因为核废料在陆地上埋藏的地点是需要满足一定的条件的,光是在某个地方挖个洞是不够的。

必须考虑高放射性核废料扩散到地下水的风险,因此处理场的选址必须考虑气候、人口、经济等因素。

我国核废料处理设施在北山,这里地处西北,人口不足1.2万,经济落后,资源匮乏,整体经济价值较低。

北山年降雨量约70毫米,但蒸发量却高达3000毫米,因此几乎不存在放射性元素随地下水扩散的危险。

而且北山地质稳定性较高,处理场地周围都是花岗岩,这种石材可以有效阻挡辐射,因此经过多方考虑,最终选定北山作为我国核废料处置地。

处理核废料的其他方法

1. 太空运输

确实有人提出过“将核废料扔进太空”的想法,但仔细想想,这似乎不太现实。

从上面我们知道,一般需要认真处理的是高放射性核废料,但是以人类目前的科技水平,发射火箭不可能达到100%的成功率。

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有人会说,中俄美这样的强国发射火箭没问题,我们这里假设强国发射火箭的成功率是100%,但现实是地球上不只有这些国家,如果强国纷纷把核废料扔进太空,一些技术水平比强国低的国家也会效仿,万一他们的发射失败了怎么办?

届时,高放射性核废料就会溢出。值得注意的是,高放射性核废料的半衰期是几万到几十万年。谁能保证在把核废料扔进太空的过程中不会出现任何失误?地球是全人类的,谁也不能对这件事大意。

此外,目前全球核废料处理的平均价格为每吨50.12万美元,如果采用航天发射,每吨成本将高达500万美元,从数字上可以看出航天发射计划并不划算。

2. 位于南极和北极冰川之下

一些科学家还提出将核废料埋在南北极的冰川之下。他们的想法是,在北极和南极放置装有核废料的金属容器。由于核废料具有热量,金属容器会慢慢下沉,然后冰面重新结冰,最后金属就很容易沉到冰层底部,从而达到“与世隔绝”的目的。

乍一看,似乎没什么问题,但仔细一看,却存在很大的风险。

大家还记得我国的北山核废料处理场吗?

除了干旱,北山的地质条件非常稳定,而南北极的冰川存在移动的可能性,如果核废料漂流到两极,地球无疑将面临“核危机”,毕竟高放射性核废料的半衰期高达几万到几十万年。

结论

虽然中、低放射性核废料的危害远小于高放射性核废料,但只要跟“核辐射”扯上关系,又能好到哪里去呢?

如果真如有些人所说无害,那为什么不把它排入我国的江河湖泊水库呢?

如果核废料真的倾倒到海里,除了大量海洋生物受苦受难,人类文明也将遭受恶果。从最简单的逻辑来看,核废料倾倒到海里,鱼类必然会受到影响。用不了多久,一些鱼类就会重新出现在人类的餐桌上。你觉得我们应该怎么做?

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