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现在城市建设和工业发展都离不开电力，而因为自然资源的稀缺性和环境污染的原因，火力发电终究是不可持续的。于是，人们发明了更多的发电方式，风能发电，水能发电和太阳能发电和核能发电等。

这其中，核能发电厂因其发电高效，成本低且无空气污染等原因被很多国家所应用。也正因为核电站的使用，我们的用电成本才降低了很多。

但核电站也有一个很致命的缺点，那就是堆反应过程中产生的废料具有放射性，很难彻底处理掉。核废料处理问题是一个世界性的难题，至今没有十分完美的处理方法。

一、核电站是什么？

核电站是一种以核反应为热力源的热电厂，以热能驱动蒸汽涡轮发动机并连接至发电机发电，其核心设备是核反应堆。

现在使用最普遍的核电站为压水式反应器核电站，具体工作原理是铀制成的核燃料在反应堆内进行核裂变并释放出大量热能；高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽产生器内生成蒸汽；高温高压的蒸汽推动汽轮机，进而推动发电机旋转。然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

核电站一般分为两大部分：

1，利用原子核裂变生产热能蒸汽的核岛（包括反应堆装置和回路系统）

2，利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统）

图中左半部为核岛（位于围阻体建筑内），右半部为常规岛。核电站使用的核燃料一般是放射性重金属铀-235或钚。

而核电站按照反应堆形式的不同可以分为：气冷堆型核电站、改进型气冷堆型核电站、轻水堆型核电站、重水堆型核电站、快中子增殖型核电站。

轻水反应堆（ ）：反应堆采用2%～3%低浓缩铀作燃料，用水作慢化剂和冷却剂。此种反应堆的体积小，造价低，技术也较容易掌握，世界上85%以上的核电站均采用此种堆型。现有大部分的商业运转核能反应堆均为此型式。

沸水反应堆（ Water ）：水在反应堆内受热沸腾变为蒸汽，直接用来推动汽轮机、带动发电机发电。其核燃料利用率低，机组维修困难等原因在减少。，日本福岛核电站为此种。

压水反应堆（ Water ）：核电站中的水在反应堆内不沸腾。我国主要发展此种，如 秦山核电站和大亚湾核电站，美国三哩岛核电站。

重水反应堆（Heavy Water ）：反应堆以重水（含氘）作慢化剂和冷却剂，用天然铀作燃料。如坎度重水堆、秦山III核电站。

高温气冷堆（High Gas- ）：反应堆采用天然铀作燃料，用石墨作慢化剂，用二氧化碳或氦作冷却剂，体积大造价高，英法多用此法。

压力管式石墨慢化沸水反应堆（RBMK）：前苏联所发展的技术，由于设计缺陷易生事故，已较少使用，如乌克兰切尔诺贝利核电站。

快中子增殖反应堆（Fast ）：反应堆不用慢化剂。反应堆内绝大部分是快中子，初期成本高。如日本常阳核电站和福井文殊反应堆。

根据其工作原理和安全性能的差异，又可将其分为四代。

第二代核电站采用不同工作原理的所谓“压水堆””沸水堆”“重水堆”“石墨水冷堆”等核反应堆技术的核发电机组，现在世界上运行的核电站大多数属于二代核电站。

为了消除美国三里岛和前苏联切尔诺贝利核电站事故的负面影响，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，然后出台了两个文件，把满足这两个文件要求的列为第三代核电站。在这方面我国走在了世界的前列，浙江三门和山东海阳就采用了美国西屋公司的AP100技术；广东台山则采用法国阿海珐公司的EPR技术，它们的建成，将成为世界第三代核电站的先行者。

为了进一步降低成本并保证安全性，美国等10个国家又合作研究了第四代核能技术，但遗憾的是，迄今还没有建成一个符合这些要求的第四代核电站。

核电站代数的升级不仅仅是工作原理的改变，更是安全性的升级。

虽然核电用起来很清洁无污染，但核废料一旦没处理好泄露出去就会造成很大的灾难。

二、三核废料是怎么产生的？

核废料泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料，也专指核反应堆用过的乏燃料。

核废料按物理状态可分为固体、液体和气体3种；按比活度又可分为高水平（高放）、中水平（中放）和低水平（低放）3种。

而液态的核废料就是人们常说的核废水了，日本这次要排放的也就是这种废水。

核电站废水主要包括主设备和辅助设备排空水、反应堆排放水、第二回路废水、清洗废液、离子交换装置再生废水和专用洗涤水等，主要为中低放射性废水。废水产生的原因可能是正常的设备维修和泄漏废水，也可能是设备运行产生的废水核冲洗水。

废水处理的基本思路就是把废液变为废固，方法有很多了，滤网过滤、树脂吸附、蒸馏器蒸馏。这样将放射性废水变为放射性废固+可排放水。

放射性废固会被分类压缩，最终送到填埋场。这样的处理方式显然有问题，不过目前也是最好的方法了。这是核电总是被人诟病的原因之一。

但可排放水其实并不等于非放射性水，核电站排出的水还是有放射性的。核电站只会做到达标排放。标准是多少就是国家制定的事了。而这部分水，就是核电站排出的放射性废水。

核废水中含有锶、铯等60余种放射性物质。东京电力公司声称经过处理，核废水当中的绝大部分放射性元素都可以清除。然而，有一种放射性物质——“氚”，却是没有办法清除的。

氚亦称超重氢，是氢的同位素之一，带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。

根据相关数据显示，人的体内只要进入0.05克氚，就会在6小时内因电离辐射损伤而急性致死，可以说，这是一种非常可怕的元素。不过可幸的是，由于氚的β衰变只会放出高速移动的电子，不会穿透人体，因此只有大量吸入氚才会对人体有害。

但是需要注意的是，被氚标记的生物活性物质，由于其生物学活性，会被人体细胞用于细胞代谢，造成直接的内照射，从而严重危害吸入者的健康。而日本福岛第一核电站有超过123万吨核辐射废水，这是一个非常巨大的数目，如果将其排放海洋，对这个世界的环境，对我们所有人类造成的影响可想而知。

三、核废料应该如何处理?

核废料的特征主要是放射性和射线危害。核废料的半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年。也就是说，在几十万年后，这些核废料还能伤害人类和环境。所以如何安全、永久地处理核废料是科学家们一个重大的课题。

科学家们说，安全、永久地处理核废料有两个必需条件：

1，把核废料封起来。需要安全永久地将核废料封闭在一个容器里，并保证数万年内不泄露出放射性。目前还没有任何材料可以承受的住数万年的辐射攻击，这仍然是科学家们努力的方向。

2，封起来之后要放到安全地方。光封闭起来还不够，万一废料泄露了怎么办，所以要寻找一处安全永久存放核废料的地点。这个地点要求物理环境特别稳定，长久地不受水和空气的侵蚀，并能经受住地震、火山、爆炸的冲击。

目前科学家们的建议就是找到稳定地点挖个数百米深的坑道埋了，等将来科学发达了再来处理这些“人类杀手”。

说白了就是现在无解，只能先藏起来，至于藏哪里也是个问题。

听起来是不是很无奈，目前没有彻底安全的核废料处理方法，所以只能埋了。那么怎么选择埋的地方呢，专家们又研究出了几个方法：

简单的说就是这些废料以我们目前的技术是处理不了的，只能将他们掩埋，而且要埋在绝对安全的地方，不能因为地震火山等自然灾害而泄露了。

但我们也不知道可以埋在哪里。核废料的埋葬，漫长而昂贵。以当前的情况来说，这是难以承受的一项任务。希望在不久的将来会有新的技术可以处理这些废料。

四、历史上的核电站事故

核能发展的50多年来，核电站发生了数起严重的核事故，最严重影响最大的主要有三个：

1， 美国三哩岛核电站事故

1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三哩岛核电站第2组反应堆堆芯压力和温度骤然升高，大量放射性物质溢出。6天以后，堆芯温度才开始下降，反应堆趋于稳定。

这是一次主要由操作失误导致，一系列的管理和操作上的失误与设备上的故障交织在一起，使一次小的故障扩大，造成堆芯熔化的严重事故。在这次事故中，主要的工程安全设施都自动投入，同时由于反应堆的几道安全屏障的作用，事故过程中无一伤亡。

三哩岛压水堆核电站虽然发生了堆芯熔毁的严重事故，但对环境和居民没有产生明显的放射性影响。事实证明，压水堆核电站的各项安全设施是有效的。

2，切尔诺贝利核电站事故

1986年4月26日凌晨，切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸，其厂房屋顶被炸飞、墙壁坍塌，当场死亡2人。大量的放射性物质外泄，使周围环境的放射剂量率高达允许指标的2万倍。

事后调查组认为核电站“铀-石墨大功率压力管式”反应堆设计上的缺陷是事故产生的主要原因，工作人员操作失误只是事故发生的诱因。反应堆燃料棒的结构和保护系统不合理是引发事故的直接原因。

切尔诺贝利核事故所泄漏的放射性粉尘有70%飘落在白俄罗斯境内。事故发生初期，白俄罗斯大部分公民都受到不同程度的核辐射。最终因为苏联的人海战术和柱墙防止了大部分放射性元素。减少了损失。经过这次事件后，这种有设计缺陷的核电站也被淘汰了。

3，日本福岛核电站事故

2011年3月11日日本发生地震和海啸后，紧接着福岛第一核电站的6座反应堆中有4座接连出现故障，它们在4天时间里连续发生3次爆炸，导致2个安全壳破损，产生的放射性物质对继续留在那里的核电站工人和周围居民构成严重威胁。

使得这起事故成为了前所未有的特大核事故，根据东京电力的推算其放射量为90万兆，约等于切尔诺贝利的六分之一。

海啸袭击后，核电站陷入了全厂停电。因此，水泵无法运行，不能继续向堆芯和乏燃料池注入冷却水，也就不能带走核燃料的热量。由于核燃料在停堆后仍然会产生巨大的衰变热，如果不继续注水，堆芯内就会开始空烧。

最终，核燃料会因自身放热而熔化。发生事故的4座反应堆需要灭火，排气，泄压和降温，而用水降温后就产生了更多的核废水。

2013年7月22日，在事故发生之后两年又几个月，东电首次承认福岛核废水放射性污水正泄漏流入太平洋，证实了渔民与核子监督机构的专家多年的怀疑。

8月20日，核电站又发生一起事件，多达300吨的高辐射浓度污水从污水储存槽外泄。这污水足以危害附近工作员工的健康。这次污水外泄事故被评为国际核事件分级表中的第三级

2012年10月，东芝完成出了能从污染水中除去氚以外62个核素的“多核素除去装置”ALPS的开发工作（ ）。

这套系统在2013年3月份开始试运行，但仅仅3个月后，因为储水罐被污水腐蚀后发生了漏水。东芝在优化系统后9月重新运行ALPS，但由于氚无法去除，东电有计划将掺有氚的污染水进行稀释后排放到海洋中，有很多渔民对此持反对意见，东电仍然顽固己见继续排放。

到2021年3月，核电厂区域共存有125万立方米的核废水。但所有储水设施的总容量约为137万吨，预计到2022年秋季将达到极限。

2019年10月，水中的氚含量已达到约，平均浓度达每升0.73MBq。专家认为，在一年时间内将废水全部排放，当地人吸收的辐射量仅为0.81微希，而采取蒸发方法的辐射量为1.2微希。相比之下，日本人每年都会吸收2100微希的自然辐射。国际原子能机构认为估算数字准确，并建议须尽快制定核污水的处理计划。尽管辐射量可忽略不计，日本委员会仍担心污水处该当地经济造成影响，特别是渔业和旅游业。

2021年2月9日，日本天主教主教会议和韩国天主教主教会议公开反对排放计划，得到渔民、当地县理事会及济州道知事元喜龙的支持。日本共产党也对排放计划表示强烈反对]。

尽管受到各方反对，日本政府还是决定将稀释后的福岛第一核电站的核污水排入大海，约2023年开始正式排放。

不管东电排放的废水是否符合国际标准，直接向大海排放核废水仍然是不道德的，专家说是无害但日本政府官员仍然不敢喝。

日本大量核废水的产生，不仅是正常发电过程中产生的，更多的是因为事故产生的核废水。十年以来，尽管东京电力公司一直在处理这些核废水，但经处理后的废水依然含有部分放射性核素。

这些放射性物质对人类具有潜在毒性，能在很长的时间维度上，以非常复杂的方式影响海洋环境和人类健康。比如，碳14在鱼体内的生理浓度可能是氚的5万倍，钴60在海底沉积物中的富集浓度则是氚的30万倍。

此外，德国海洋科学研究机构指出，福岛沿岸拥有世界上最强的洋流，从排放之日起57天内，放射性物质将扩散至太平洋大半区域，10年后蔓延全球海域。

更有计算机模拟结果显示，核废水一旦排放入海，在海洋运动的作用下，它们只需三年就能扩散至全球海洋的每一个角落。

洋流的巨大循环特点，决定了核污水将会在未来几十年内，影响到太平洋沿岸的国家，特别是渔业与水产业。

五、核安全与人类安全

核电站因为其发电效率高、成本低和清洁而在世界上被很多国家建造。但是核安全仍然是个非常严峻的问题，核废水至今仍没有完美的处理方案。

核能自被发现和运用以来，它如同普罗米修斯带到人间的火种，为人类发展点燃希望之光。随之伴生的核安全风险却犹如“达摩克利斯之剑”，为人类利用核能的美好前景蒙上阴影。三哩岛、切尔诺贝利和福岛核事故，都让人们深切地认识到，为何要“万无一失”，什么叫“一失万无”。

人类因为其智慧在地球上创造了很多大自然中不存在的东西，这些东西促进了人类社会的发展，但也破坏了环境，也伤害到了人类自身。不要最后科技发达了却要开始了流浪地球的征程，人与自然和谐发展才是个永恒追求的主题。

天下之患，莫大于不知其然而然。皮之不存，毛将焉附啊。

参考资料：

1，核电站——百度百科

2，核电厂——维基百科

3，核电站的工作原理和类型——烟台核电研发中心

4，福岛第一核电站事故——维基百科

5，世界难题——核废料如何处理？——耀隆化工