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文字|肖鹏的精彩笔记
编辑|小鹏的精彩笔记
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【前言】
自2021年日本将福岛第一核电站核废水排入大海以来,世界各国开始密切关注核废料的处理。毕竟这东西如果处理不好的话,会给世界带来毁灭性的打击。
如今,核能作为一种高效、清洁的能源,在我国能源结构中也占有重要地位。
数据显示,中国每年产生约3200吨核废料,占世界核废料总量的三分之一。
那么我国是如何处理这些核废料的呢?核废料的具体危害有哪些?
【中国核废料处理现状】
随着我国生活质量和军事国防的提高,每年产生核废料约3200吨,占世界总量的三分之一。核废料处置任务艰巨而紧迫。
核废料处理不仅关系到环境保护,还关系到人类的生存和发展。随着核能在我国的广泛应用,核废料的产生是不可避免的。其放射性和潜在危险使其妥善处置成为重中之重。
核废料处理的难点在于其辐射特性和物理化学特性,对储存技术要求极高。如果处理不当,可能对环境和人体造成严重危害。
与此同时,核废料处理也面临着巨大的经济压力。从储存设施的建设到处理技术的研发,都需要大量的资金投入。
目前,我国在核废料处理方面采取了多种措施。一方面,核废料分级处理、分级管理、单独储存、单独处理。
另一方面,我们积极探索新的处理工艺,如“湿式处理法”和“干式处理法”,通过固化或稀释来减少核废料的危害。
此外,我国正在不断加大研发投入,提高核废料资源利用率,努力变废为宝。
我国“启明星二号”项目是核废料处理技术重点项目。这项技术可以回收核废料,将利用率从原来的1%提高到如今的95%以上。它不仅解决了世界多年来未能解决的问题。提高核燃料利用率的问题还解决了废物处理的问题。
那么我国为何如此重视核废料呢?它有什么危险?
[放射性危害]
核废料的放射性对环境和人类健康具有巨大的潜在影响。对于土壤来说,核废料的辐射会破坏土壤的结构和生态系统,降低土壤肥力,影响农作物的生长。
长期接触受污染的土壤可能会导致农作物吸收放射性物质,然后通过食物链进入人体。
据统计,一些放射性物质在土壤中的半衰期可以长达几十年甚至上百年,这意味着土壤可能很长时间都无法恢复正常。
对于水资源来说,核废料的放射性污染可能导致水体中生物的死亡或突变。
核辐射可能会导致鱼类畸形、繁殖能力下降等问题。同时,如果被污染的水被人类饮用或用于农业灌溉,还会增加患癌症、白血病等疾病的风险。
有数据显示,长期饮用被核辐射污染的水可能会使患癌症的风险增加30%以上。
此外,核废料的辐射还可能影响生态平衡,破坏生物多样性。
核废料处置还面临许多技术、经济、环境和社会挑战。
核废料的放射性需要特殊的容器和防护措施来防止泄漏,而不同类型的核废料需要不同的处理方法,这增加了技术的复杂性。
高放射性核废料需要特殊的隔离辐射容器,并掩埋在地下500米至1000米的处置库中,这对工程技术和地质条件提出了严格的要求。
从仓储设施的建设到加工技术的开发和运营,也需要大量的资金投入。
据估计,建设核废料处置库可能需要数百亿元人民币。此外,长期的监管和维护也需要持续的资金支持。
核废料处置库还需要选址在地质结构稳定、地下水流速缓慢、煤炭资源缺乏的地区。
这些地区往往很难找到,即使找到合适的地点,也可能面临当地居民的反对。
现在,自从日本将核污水排入大海后,各国开始高度重视核废料的处理……
【世界各国核废料处理方式】
核废料处理是世界面临的共同问题。国际上常见的处理方法主要有分类收集、储存和熔化等。
分类存放法又称“垃圾分类”,是研究核废料的成分,提取有价值的物质,并将放射性物质和有害物质分开处理。
对于常见的放射性元素,可以采用适当的化学品降低其活度,减少环境污染。
处理后的放射性物质可以密封并等待技术进步后再进行处理,也可以深埋地下。
该方法可以提高核废料的利用效率,但技术水平和成本要求较高,处理过程复杂。
储存方法比较简单。你只需要把核废料包装好,然后找个合适的地方埋起来就可以了。
但对于埋葬地点却有着严格的要求。需要选择地质结构相对稳定、无地下水或地下水流速较慢的地点,防止核废料泄漏污染环境。
这种方法成本较低,但需要对核废料储存场地进行长期监管,而监管人员的工资是主要成本。
一个国家的土地面积是有限的。随着核电站的不断使用,核废料储存上限迟早会饱和。
为了处理核废料,印度花费6410亿建造基地,将核废料冷却后深埋地下,覆盖土壤深达100米,但仍然对地下水和环境造成危害。据估计,按照目前印度核废料处理的进展情况,短短五年内将没有多余的土地来储存核废料。
熔融法是将核废料与玻璃形成剂在高温下熔化混合,冷却后形成坚固的玻璃状物体。
用这种方法处理的核废料深埋在地下,无需持续监管,具有广泛的适用性。然而,处理过程需要极高的温度、高能量需求、特定设备和高成本。
在核废料处理方面,美国已利用核废料制造贫铀弹。
冷战时期,美国拥有数万枚核弹,核废料处理成本太高,因此将核废料制成贫铀弹。
在海湾战争和阿富汗战争中,美国使用了大量的贫铀弹。虽然增强了攻击敌方坦克的能力,但也给当地参战士兵带来了严重的辐射影响。
此外,美国在处理核废料方面也面临困难。华盛顿州汉福德核电站留下了大量有毒放射性废物。
耗资 40 亿美元建造的用于处理核废料的化学处理厂已于 2012 年关闭。美国目前储存了超过 10 亿吨核废料,而且数量还在不断增长……
【中国核废料处理创新技术】
如今,启明星一号采用“快速热耦合”技术,迈出了我国核废料处理技术创新的第一步。
虽然具体技术细节还没有更多公开信息,但可以想象的是,它为后续的Venus系列设备奠定了基础。
金星二号是我国首个铅基核反应堆零功率装置,也是世界上第一个专门用于研究和制造ADS系统中子物理特性的关键装置,采用“双核”设置。
其中,铅堆中的冷铅材料不仅可以使核废料失去放射性,减少核废料的污染,而且可以将释放的能量再次转化为能源,进行回收再利用。
核燃料利用率超过95%,居世界领先地位。
启明星二号创新性地采用了水堆和铅堆的“双核”结构,并可通过控制系统选择灵活切换,实现双核分别快速启动。
以不同浓缩度的固体铀棒栅格为核燃料,以水或铅为介质的多功能反应堆物理综合实验研究平台。它具有本质安全性、灵活的核心可变性、运行控制可视性、测量精度等特点。
金星三号是在金星二号的基础上又向前迈进了一步,是我国首个铅铋合金零功率反应堆。
具有高沸点、低熔点的特点。与过去的核反应堆相比,它在防御性、安全性、运行周期和能量密度方面都有所提高。
Venus 3还可以设计出小型模块化电源,可以用作大型发电站或用作汽车的核动力源,为未来的能源利用提供新的可能性。
【结论】
在核废料处理道路上,中国始终坚持科学、安全、可持续原则,不断探索创新,勾勒出未来核废料处理的美好蓝图。
目前,随着科学技术的不断进步,我国在核废料处理方面确实采取了多种措施和先进技术,不仅保证了核废料的安全处理和处置,而且实现了有效利用资源...
参考: