中国每年3200吨核废料,占比世界的三分之一,是如何处理的?

何止是电影啊 2024-09-11 16:36:21

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核能,是目前世界各国公认的清洁能源之一,但再清洁的能源也会有废料,而这些废料因为处理技术较难、成本较高,所以通常可能对环境以及人体造成危害。

比如当年切尔诺贝利出现核泄漏之后剩下的核废料,还有日本福岛地震所引发的核装置冷却水泄露,都给人们带来了极大的安全威胁。

根据国际原子能机构的相关数据显示,平均每年全球都会产生接近1万吨的核废料,而我国的核电机组总数量占全球第三,我国的核电站所产生的3200余吨核废料则几乎占据全球总排放量的三分之一。

那么,为什么在我国百姓的生活中却并没有看到核废料的影子呢?我国的核废料是怎样处理的呢?

要解答这个问题,首先就要先了解一下世界各国如何处理核废料。

核废料,顾名思义就是核燃料在燃烧之后所产生的各种含有一定放射性物质的核能废料。如果这些废料能够继续保留在核反应堆以及相关设备的控制下,相对来说就不会有太多的辐射影响。

不过,废料就是已经没有用处的无用材料,就一定需要处理。

起初,人们并没有找到适合的处理方法,所以只能够采取最原始的“近地埋藏法”,简单说就是把各种废料装到具有一定阻隔辐射能力的装置中,然后埋在地面以下。

不过这并不是说明这种方法很简单,通常情况下,这种填埋的方式需要选择在低渗透性的黏土层,或者类似沙漠那种降水量非常少的地区,这样才能减少核废料与水接触的机会。

还有另外几种类似的处置办法,比如在地下浅层区域用水泥封闭、在60到100米深的矿井、盐井等地方进行深埋处理。

另外,人们还用冰冻、液压笼、沥青、塑料等物理、化学方式进行“封闭式处理”,甚至可以直接抛弃到深海或者太空中变成“太空垃圾”。

随着科学技术的发展,人们对于处理核废料的方法也已经不再限于通过“深埋”等封闭的方法处理,开始用自由电子激光、嬗变等方式对核废料进行分解处理,最近几年更是已经研发出纳米和细菌消化、生物吸附等方式对核废料进行进一步消化性分解处理。

当然,像日本那种通过“散装排海”的污染环境的处理方法,是不属于正常的核废料处理方法范围之内的。

那么,我国所采用的是一种怎样与众不同的技术呢?

简单说一句话,就是能利用的就利用,能吸收的就吸收,竭尽全力变废为宝。

我国的核事业起步相对较晚,在实现两弹一星之后,便在很长一段时间内没有继续发展。一直到了上世纪70年代之后,我国的核电站事业才开始正式起步。

不过,因为国际上的技术限制,我国从设计到施工,各个方面都与世界一流技术有着一定的差距,其中也包括对核废料的处理技术。

我国也曾经采用过与其他国家同样的处理核废料方法,当然也对于这些处理方法并不满意。毕竟,我国对于核能力的发展一直都是以安全、便民、和平为主,而不是美国那种一味以发展核武器作为能够震慑各国的利器为主。

2005年之后,我国进入“十一五”计划时期,核电站的发展也从“适度发展”变为“积极发展”,也正是从那时开始,我国的核电站数量、核电机组数量、发电量都开始了迅猛地发展,同时也产生了大量的核废料。

根据相关部门的统计,我国每年所产生的核废料大概3200余吨,占几乎可以占全球的1/3。这样大的体量在带来每年5~8亿营收的同时,也对核废料的处理有着更高的技术要求。

2021年9月,我国国内首座高水平放射性废液玻璃固化设施正式投运。这象征着我国核工业在核废料固化处理方面技术所取得的重大成就。可以说这是一次里程碑式的技术突破。

这种技术需要将放射性核废料以1100度或更高的温度进行处理,将放射性废料与玻璃的原材料进行溶解之后,再进行混合、冷却,最终形成一种相对稳定的固体状态。

这种技术虽然已经相对成熟,但因为技术条件和材料要求较高,世界上只有美国,法国等少数几个国家拥有这项技术,不过却并没有形成相关产业链。

2005年,我国首台使用“快热耦合”的技术理念建成的启明星1号首次运行。虽然当时这种技术并没有领先全世界,但却已经成为我国使用全新理念处理核废料的起跑线。

我国的科研人员还研制出了一种能够利用铅基堆反应在核电站工作中最大化消耗核废料的技术,使用这种技术的设备被称为启明星2号。

启明星2号虽然能够在核反应堆中降低核废料的放射性,并且将核能源的利用率提高到95%,但却仍然能够产生少量的核肥料。尽管如此,启明星2号分队仍然是世界上最为先进的核废料处理系统。

2019年10月,我国科研人员在启明星2号的基础上建成了功率更大、处理能力更强的启明星3号。这种新一代装置不仅要让反应堆保持更加安全的受控临界,而且还能够让研究人员得到更为精准的物理测量数据。

与前一代相比,启明星3号拥有沸点更高,熔点更低,它的安全性、防御性都有所提高,同样也在能量密度的数据方面也更为突出,也就是说要比启明星2号的核废料处理能力要更胜一筹。

目前我国的核废料处理技术无论是在干法处理还是在湿法处理方面,都已经处于世界领先地位,许多欧洲国家都向我国申请购买该项技术,我国也正在以学术交流的方式向世界各国传授着我国在这方面的经验。

不过尽管我国在核废料处理方面取得了很大的技术进步,但仍然要面对如何更加有效降低核废料辐射的问题,这也是这也是全世界科研人员需要亟待解决的问题,同样也是科学界为人类而努力的动力。

参考资料

《核废料处理已成为全世界无法摆脱的危险重负》中外能源 2017年03期

《核废料处置的国际法律制度研究》南昌大学 2018年08期

《核废料处理的国际法制度研究 ——兼论中国核废料处理的法律制度》华东政法大学

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