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核裂变反应就像燃烧原子。 当燃料棒中核材料比重过低,难以达到预期功率时,必须更换。
然而,如何处理核废料一直是一个令人头疼的问题。
简单来说,核废料就是含有放射性元素的废料。 根据放射性水平的不同,可分为高放核废料和中低放核废料。
前者主要来自反应堆堆芯更换的燃料,也称为乏燃料。 由于它们的铀含量已经减少,它们不再能够维持核反应,但它们仍然具有高放射性。
后者来自核电站使用的废弃和退役仪器设备,以及核燃料生产和加工过程中产生的废物等,危险性较小。
对于中低放射性核废料,常规做法是压缩固化后装入桶中,最后送至浅层处置库安全储存。
几十年后,这些放射性元素将衰变到不再对人类和环境有害的程度。
但对于乏燃料来说就更困难了。 当乏燃料从反应堆中取出时,其温度和放射性都非常高。 为了减弱辐射,通常将其置于水中冷却,保存期为5至8年。
冷却后,检查是否有可用的组件。 如果有,将被分离并回收,例如未反应的铀235和钚239。
然后将剩余的残渣放入可以隔离核辐射的桶中,最后埋在地下五百到一千米的大仓库里。
大型仓库的选址也很有讲究。 首先是安全,还要保证10万年以上永久保存。
该场址的地理环境需要极其稳定,能够承受地震、火山和爆炸的影响,因为这些核废料的放射性半衰期长达数万年至10万年。
目前,全球高放核废料约有12万吨,并且还在以每年7200吨的速度增长。
这个数字非常可怕,所以需要大量的桶来保存。 同时,核废料储存库是一个耗资巨大的项目。
以美国为例,尤卡山被确定为高放射性核废料深层储存库的最终地点。 项目预算高达437亿美元。 但由于种种原因,该项目陷入搁浅,花费了数百亿美元。 水随波逐流。
瑞典还花费超过200亿元人民币建设核废料储存库,日本每年在核废料处理上的花费也接近88亿元人民币以上。
根据中国核电未来规模,中国高放核废料处置库将耗资数百亿元,足以容纳未来中国核工业产生的全部高放核废料。
另外,有人问核废料是否可以储存在海底?
当然,不是直接扔到海底的那种。 而是将核废料冷却、干燥储存,然后放入金属罐中,然后扔入特定海域4000米以下的海底。
根据国际原子能机构的数据,1946年至1993年,美、英、法等国向海洋倾倒了超过20万吨固体核废料。 如果再这样下去,海洋将变成火葬场。 。
毕竟保护海洋环境不能靠那些铁桶。 它们迟早会被海洋腐蚀。
于是在1993年,各缔约国通过了一项决议,禁止在海上处置放射性废物和其他放射性物质。 就这样,核废料排海的通道终于被关闭了。
如果在海里行不通,我们能用火箭把核废料送到太空吗?
这是一个疯狂的想法,但确实有人考虑过。 美国NASA早在20世纪70年代就对核废料发射太空进行了验证研究,并计划于1990年发射。
后来,1986年,“挑战者”号航天飞机在高空爆炸解体,再也没有人提起这个想法。 你可以想象其中的原因。
即使人类航天技术能够保证万无一失,但仍然存在成本问题需要考虑。
例如,法国每年约有340吨核废料需要储存,但阿丽亚娜火箭只能运载10吨,因此每吨成本高达1500万欧元。 但如果储存在地下,每吨仅需15万欧元。 ,四舍五入的话,这个费用就相当于免费的钱了。
综上所述,目前国际上公认的最安全、最可行的方法是将核废料深埋在地下。 但想一想,这不就是把问题留给了后代吗,这真的是一件好事吗?
当然不好。 核能领域还有一项技术,核聚变,这是人类文明的希望。关注我,下一期我们聊核聚变