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核能是一种高效且清洁的能源,核能的利用能够有效降低总体碳排放量,所以在世界范围内,核能的应用也愈发广泛。
核能虽说是一种清洁能源,但这种“清洁”并不纯粹,因为在核能的利用过程中会产生一种危险且不易处置的东西,那就是核废料。以我国为例,目前每年核废料的排放量已经达到了3500吨,如果放眼世界,这个数字更是会成倍增长。如此之多的核废料,到底该如何妥善处置,是一个问题,也是一个难题。要妥善处理核废料,第一步就是要对核废料进行分级,按照它们的辐射的危害等级和来源,核废料可以分为三类。
第一类是高水平核废料,它的主要来源就是核电站,此外,在核武器的生产过程中也会产生一部分高水平核废料。
高水平核废料之中含有大量的放射性同位素,所以放射性非常强,一旦处理不当,危害也是极大的。第二类是中水平核废料,它的主要来源就是工业和医疗领域。我们都知道,在医院的诊断和治疗过程中,有时会使用到放射性同位素,与此同时就会产生核废料。
除了工业和医疗领域之外,核燃料后处理中产生的废液等也属于中水平核废料。
中水平核废料虽然没有高水平核废料的放射性那么大,但它的总体辐射强度依旧是比较高的,所以也需要妥善处置。最后就是低水平核废料了,它的主要来源就是一些辐射性材料和工业生产中的辐射性物质,这些核废料的辐射强度相对较低,所以相比高水平核废料而言,处置也要容易得多。目前处理低水平核废料主要采用的是物理和化学相结合的方法,其中物理方法指的就是将核废料做压实和容器化处理,而化学方法则包括了稀释、沉淀、浸出、萃取和交换等等。
通过上述这些处理方法,能够有效降低低水平核废料的体积和危害性,可以说目前低水平核废料的处理技术还算是比较成熟的。
当然,未来还有进一步提高的空间,比如新兴的超声波和热解技术就可以进一步提高低水平核废料的处理效率。相比之下,若想妥善处理高水平核废料就要困难得多了,因为这些核废料的辐射强度实在是太大了,所以它们唯一妥善的处置方法就是让它们与环境彻底隔离。
目前国际上普遍认为,处理高水平核废料的最佳方案就是深地质处置。
所谓深地质处置就是将核废料放置在地下几百米深的安全地层中,利用地质的稳定性使其成为自然屏障,如此一来便能够让核废料与自然环境彻底隔离。这听起来容易,可实际做起来却是困难重重,首先,并不是所有的地质环境都适合进行核废料处理,必须全面考虑核废料深埋地下后可能对周围环境和地下水产生的影响,即便找到了合适的地方,也需要进行长期的管理和监测。
再有,深地质处置并不是挖个坑把核废料埋起来就行了,必须要建设相应的地下设施,然后才能把核废料放置其中。
目前国际上在建的深地质处置设施有很多,比如芬兰的奥利基维深地质处置场和瑞典的福克斯马克深地质处置场等等。就我国而言,目前也有很多歌深地质处置研究示范项目正在进行中,这些项目涉及到了甘肃嘉峪关、四川江油以及辽宁绥中等地。当然,深地质处置也不是核废料的终极处理方法,未来随着科技的进步,一些更好的处理方法也会相继出现,比如目前正在研究中的等离子体催化技术就是其中之一。