很多人把核电站的发电原理比作烧开水，这个真的是“话糙理不糙”，核电站真有点像在用高科技烧开水，只是它用的“柴火”是核燃料而已。

一般情况下，核电站的核燃料是包含由氧化铀（氧化物比金属铀-235更耐高温）制成的小颗粒，然后这些颗粒被堆叠并密封在金属管内。

图注：像柴火一样的核燃料棒

这个包含铀-235的金属导管就有时候被称为燃料棒，非常像柴火，每次都是一捆一捆地放入反应堆里。

核燃料棒和普通柴火也一样，“烧”一段时间就不能再烧了，这时候就要把老的核燃料棒取出来换上新的，大约每 12 到 24 个月就得换掉四分之一到三分之一的核燃料。

然而，这些被换出来的核燃料就像没烧完的火炭一样，也具有很强的有放射性，同时会不停产生热量，这些被称为乏核燃料。

图注：长期储存在水中的乏核燃料

乏核燃料不能继续参加裂变反应，但因为它的辐射性，也不能随便乱处理。

为了控制这些东西的辐射和热量，现在一般的处理方法就是把它放置在一个灌满水的乏核燃料池底部，用水来冷却它和阻挡其辐射污染，一直持续几年时间。

2011年，受地震引发的海啸影响，日本福岛核电站堆芯熔毁，他们的处理方法也是赶紧注水来冷却和阻挡辐射影响。

图注：福岛第一核电站，IAEA

众所周知，2023年春季左右，日本将把用于处理福岛核事故的100多万吨核废水排入海洋。

那么，日本的这些核废水真的很危险吗？如果我们不小心掉入到这些用来冷却核燃料的水池中会怎么样呢？

在讨论这个问题前，我们得先清楚为什么可以用水来处理核废料？

大部分核电站都建在拥有充足水资源的地方（比如海边和湖边），因为水是所有核电站的重要工具。

一方面是水很廉价，另一方面是水确实是冷却和屏蔽辐射的好材料。

图注：乏核燃料池，源：

水之所以可以屏蔽辐射，是因为原子核可以阻挡各种辐射，而水分子（H₂O）是由三个小原子组成的，这意味着它每单位体积包含的原子核比金属多，也就更容易阻挡一些辐射。

对于来自乏核燃料的各种辐射而言，每 7 厘米的水就可以让辐射量减少一半。

乏核燃料池的水

铀-235经过裂变后，它会产生一些较轻的元素，但是这些元素中有一些同样具有放射性，比如比较最出名的有铯-137，它就是一个难以清除裂变产物。

图注：核裂变

事实上，即便是那些已经从核反应堆中取出来的乏核燃料棒，它所含的辐射剂量也是致命的，而且产生的热量也非常强烈。

所以，乏核燃料池都建造得很深——一般可以达到12米深，这样的深度可以忽略池底燃料棒所发出的辐射。

所以，一个工作人员可以在毫无保护的情况下，在乏核燃料池周围工作，甚至不小心掉入池中游上一圈问题都不大，不过一定不能太靠近核燃料棒。

图注：乏核燃料池，源：IAEA

就像我们前面说的，乏核燃料棒还会产生热量，如果人掉入乏核燃料池中，除了考虑它的辐射量之外，还要考虑它的温度。

幸运的是，乏核燃料池的水温很适合游泳，它被控制在50摄氏度之内，一般而言也就是在25℃-35℃之间。

当池水的温度达到一定阈值，它就会被泵入热交换器中，冷却后再重新注回到池中，核燃料棒的最高温度会持续2-4年，在此期间关注水温至关重要。

图注：小型核反应堆，源：Rama

另外，核燃料棒从反应堆中取出来后，它会在乏核燃料池里保存10-20年的样子，那些半衰期较短的放射性元素在这个过程中会逐渐减少而变得安全。

图注：干桶处理

最后，这些被认为相对安全的乏核燃料棒会被送去后处理或者干桶储存。

那还有一个问题，既然核废水对人是安全的，那么我们为什么要说日本核废水的排放会造成严重的环境污染呢？

日本的核废水有何不同？

其实，乏核燃料池里的核废水在经过评估，确定安全后，经常也会被排放到湖泊或者海中，但是日本福岛核电站的核废水确实不同，它的污染更严重。

我们前面已经提到了，核燃料是被包裹在金属管中的，等它变成乏核燃料后，那些同样具有放射性的裂变产物会保留在金属管中。

图注：日本福岛核电站事故

所以，在乏核燃料池中，其实除了辐射之外，水中几乎没有多余的裂变产物，除非是外壳腐蚀导致泄漏。

日本核废水是事故造成的，事实上，福岛核电站的三个核反应堆在地震和海啸后发生了熔毁，导致严重的核泄漏。

简单地说，由于没有及时冷却，熔化的核燃料碎片烧穿了外部金属安全壳，进入了反应堆建筑的混凝土基座。

图注：福岛核电站储存的核废水

而日本现在超过100万吨的核废水基本是在冷却这个核泄漏的反应堆中收集起来的，这些水含有所有裂变产物，当然是更加不安全。

日本声称他们可以采用一个被称为高级液体处理系统 (ALPS)的方式将核废水中62种不同放射性核素捕获，除了氚。

氚是氢的一种放射性同位素，其半衰期为 12.3 年，日本认为可以不停稀释和延长排放时间——大约是40年，来降低氚对环境的影响。

图注：民众抗议日本核废水排放

然而事实上，他们自己也承认了，ALPS不仅无法处理氚，有时候那些半衰期更长的同位素，例如钌、钴、锶和钚也会被通过。

所以即便是经过处理，这些核废水也不一定安全。

其实，这些放射性物质在水里，我们去游泳可能问题也不大，因为水确实挺能阻挡这些乏核燃料辐射的，但是这些物质进入食物链的话就变得很危险。