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一个恐怖的数字是,核废料每年增加7000吨,辐射周期达数万年,对人类影响极大,持续时间很长。那么,核废料目前是如何处理呢?
对于核废料的基本情况,你了解多少?
核废料是由核裂变反应产生的,在燃烧原子时,当燃料棒中的核物质比例达不到燃烧标准,难以达到预期的功率时,就会产生我们所说的核废料。
简单来说,核废料就是一堆废物,但因为其中含有大量放射性元素,所以需要谨慎处理。现在,按照放射性水平的标准,核废料分为两类:高放射性核废料和中低放射性核废料。这类高放射性核废料中的燃料因为铀含量降低,已经无法支持正常的核反应,所以就成了废物。
中低放射性核废料来自于核电站使用过的一些退役仪器设备以及生产过程中产生的一些废燃料,危险性相对较低。
“核废料”两个字,听起来似乎不是什么好东西,它会对生物细胞的生长周期造成强烈的直接影响,严重的话甚至会杀死细胞。
此外,核废料穿透力强,感染途径包括呼吸、进食、皮肤接触等,如果我们体内的放射性元素超标,就会损害我们的健康。
相关研究还显示,长期接触放射性元素的人罹患癌症、失明、发育迟缓、生育能力降低等疾病的几率更高。另外,如果母亲在怀孕初期腹部接受X光照射,其所生的孩子可能会出现胎儿畸形、流产、死胎等遗传效应。因此,核废料的危害极大。
一座核电站从诞生到消亡,都会产生大量的核废料,而长期接触核废料之后,还发现核废料有几个显著的特点:
一是核废料放射性强,无法完全消除,只能依靠人体自身细胞的新陈代谢,经过几万年的进化,放射性才会降到最弱。还有一个就是会有辐射危害,对生物体造成强烈的辐射损伤,事后很难弥补,对生物体造成伤害。
还有一点就是核废料释放的热能,核废料主要通过不断衰变释放热量,废料中含有的不稳定元素越多,释放的热量就越多。
核废料中的放射性元素可通过呼吸道进入人体,这个过程称为内照射;直接照射对皮肤造成的损害称为外照射。
内照射和外照射的双重作用会引起放射病,症状包括感冒、贫血、免疫力低下等,严重者甚至会恶化为后天性心脏病,严重的甚至会影响几代人的基因,导致基因突变、癌症等,基因相关疾病目前几乎无法治愈和逆转。
各国用各种办法处理核废料
科学家明确指出,安全、永久处置核废料需要两个必要条件:第一,将核废料安全、永久地密封在容器内。
但从时间角度来看,并不理想。上市的容器在100年内,仍能阻止核废料的放射性。但一旦超过这个时间限制,它就失效了,损失甚至会更大。因此,这个想法目前并不现实,很难在短时间内实现。
其次,我们需要找到一个安全且永久的存放核废料的地方。科学家通过实验表明,一些特殊的环境可以确保密封容器的储存。但同样的问题是,它有一个时间限制,几百年后放射性元素就会逸出。因此,这个问题需要在未来技术更加先进时进行深入研究和探索。
核能是一种应用十分广泛的能源,它的应用以及核废料的处理也体现了一个国家的科技水平,中国是如何应对这一问题的?
20世纪70年代,中国核能事业刚刚起步,从基本的国防功能拓展到各行各业的广泛应用。不久之后,科学家发现了核能这一新型清洁能源,并开始发展中国核能发电。1991年秦山核电站建成后,各大核电站的建设也随之而来。
目前,中国已经有了自己的核废料处置模式,有两座低、中放射性固体废物处置场投入运行,尽管核准的处置能力与需要处置的核废料量相差甚远。目前,我国还处于选址阶段,现已有详细的规划方案,预计在2050年左右建成高放射性废物处置库。
世界各国核废料处理情况不容乐观,美国于20世纪80年代制定了《核废料政策法案》。
美国从1982年开始采用“地下隔离深层储存法”处置乏核燃料和高放射性核废料,当时就已开始规划更好的解决方案,包括能源部地下隔离库的选址,并考察、筛选了多处地点。
最终选定的地址必须经过美国总统批准才能实施,美国一直在不断发展核废料处理,并且很早就颁布了核废料处理的相关法律法规,明确规定了相关义务和责任。
在过去的几十年里,如何处理核废料一直是各国面临的难题。美国从发现该问题开始,已经进行了20年的研究,投入了至少数百亿美元,但到目前为止,收效甚微。美国的选址问题虽然解决了,但未来进一步的处理方案却还没有实施。所以到今天为止,该计划的实施仍然没有任何进展。
瑞典政府的问题和美国不同,按照他们国家的法律,政府头疼的地方在于无法任意选定深层核废料处置库的地址。最后他们决定通过民主自决的方式,让民众自愿选择是否接受深层处置库,但期间争议不断,效率低下。因此瑞典在选址问题上耗费了七年时间,并未实施进一步的规划。
到目前为止,世界上大多数发展核能的国家都采取了地质处置的方式。其他处置方式目前其实还只是幻想,因为操作复杂,实施难度大。总之,高放射性废物的处置还处于开拓和探索阶段。各国集思广益,想出了很多处理方法:
第一种方法是送入太空,如果在太阳系内游荡或者朝太阳方向坠落,核废料不会对地球环境造成影响。但将核废料送入太空难度较大,目前的技术也达不到这个程度,用火箭运载的技术还不够成熟,失败在所难免。
第二种是深钻。深钻需要将核废料密封在钢筋混凝土结构中。这种方法的好处是可以缩短核废料在处理前的运输距离,从而提高处理的效率。
第三是海底储存。海洋中特殊的黏土结构也是科学家的研究点,有黏土结构的区域非常适合吸收这类放射性元素。不过在海底挖洞储存也需要极高的技术,工程研发过程中也需要谨慎。
因此,这一方案需要经过长时间的调研,才能真正实施。第四种是将核废料埋入水下,将核废料沿着地壳板块的裂缝埋藏也是一个好主意,但这种埋藏方式也违背了一些国际条约原则,并不是所有国家都接受。
当然也有一些其他的想法和思路,但考虑到实际操作,都无法从根本上解决问题。因此,目前还没有完全有效的方法来解决核废料问题。
从第一颗原子弹爆炸,到第一座商业核电站,再到目前利用等离子体技术处理核废料,中国核技术从军用到民用再到安全应用,一步步实现突破。
中国核能技术起步虽晚,但发展潜力巨大,相信随着更多关键技术的突破,中国核能利用将更加环保、高效。也期待未来能有更安全、更高效的核废料处理方法,减少辐射对人类的影响,促进人与自然和谐共存。