这些核废料能扔进火山里让它燃烧吗？ 还是沿着岩浆流进地壳深处消除放射性？

核电厂在运行过程中确实会产生一些放射性废物。 高放射性废物主要是燃烧后的乏燃料。

核燃料使用的主要材料是二氧化铀陶瓷燃料芯块。 二氧化铀的熔点一般为2800摄氏度。 燃料棒包壳由锆铌合金制成。 这是因为锆铌合金在300至400摄氏度的高温高压水中具有良好的性能。 由于其耐腐蚀性和机械性能，常被用来包裹燃料棒，但当温度超过400摄氏度时会与水发生反应。

火山岩浆的温度其实并没有大家想象的那么高。 酸性岩浆的温度只有650-850℃，碱性岩浆的温度更高，约为1100℃。 也就是说，如果将燃料棒放入火山口，燃料棒根本不会熔化，在火山爆发时会再次被喷射到地面。

火山灰可以提供肥沃的土壤。 许多国家的农民在火山喷口附近种植农作物。 喷出的核废料必然会影响附近民众的健康。 如果是一座死火山，火山口很深，可以作为核废料掩埋场。 核废料深埋在地下后，随着时间的推移，核废料会自然衰变，放射性也会减弱。

图为：核燃料组件

核废料不适合仍然活跃的陨石坑的另一个原因是半衰期是放射性材料的固有特性。 仅仅熔化的物理变化不能改变放射性物质的半衰期，也不能消除放射性。

核废料具有放射性，因为核废料中的一些放射性物质不断自然衰变。 衡量衰变速度的物理量称为半衰期。 核废料中放射性元素的半衰期从几十年到数十亿年不等。 放射性物质无论以固体还是液体形式存在，其半衰期都不会改变，即放射性强度不会改变。

图：放射性衰变

乏燃料之所以危害这么大，是因为它含有高放射性元素，对人体危害极大。 我们平时所说的变色核废料主要指的就是这一类。 核燃料在反应堆中受到中子轰击并发生核反应后，燃耗深度达到卸载标准的燃料组件被移出反应堆，成为乏燃料。 乏燃料中含有大量未使用的增值材料238U或232Th，未燃烧和新产生的裂变材料Pu239、U235或U233，以及核燃料辐照过程中产生的Np、Am、Cm等超铀元素。 元素，以及裂变元素Sr90、Cs137、Tc99等。

插图：燃烧前后成分对比 *来源：世界核学会 那么这些乏燃料应该如何妥善处理呢？

处理方式大致分为两类：一类是开式循环，如美国、加拿大、瑞典等国家，一般是指在稳定的地质区域进行深埋储存； 第二类是闭式循环，如我国、日本、法国等。我国对乏燃料的分离提取和铀、钚的再提取利用还处于发展阶段。

最后提一下著名的先进核能系统ADS系统，即加速器驱动的次临界系统。 从上图可以看出，燃烧后的乏燃料不仅含有铀和钚，还含有其他放射性物质。 从乏燃料中提取铀和钚后，乏燃料中仍然存在锕系元素等放射性废物。 这些放射性物质的半衰期从几十年到数十亿年不等。 加速器产生的质子束轰击位于亚临界反应堆中的质子。 重金属靶材（如液态Pb或Pb-Bi合金）引起散裂反应，然后通过核内级联和核外级联产生中子。 能量为 1 GeV 的质子在厚靶上产生约 30 个中子。 散裂中子靶向亚临界反应堆提供外部中子。 这些中子将引发嬗变系统中乏燃料的嬗变，将放射性物质的半衰期从数十亿年缩短至数百年。 ADS系统相当于乏燃料焚烧炉，是最理想的乏燃料处理技术。 目前，我国已取得了较好的研究成果。

写在最后

乏燃料后处理技术确实是核电发展中需要解决的问题，也是很多人攻击核电的核心目标。 然而，乏燃料不会像反核人士所说的那样被放置在任何地方。 在不久的将来，乏燃料问题将得到解决。 当前实现碳中和、碳排放达峰压力巨大。 在全球变暖趋势下，改善能源结构需要发展核电。 相信随着碳中和的推进，核电的作用将会得到进一步的认可。 同时，核能行业还需要进一步做好公众沟通，让大家相信我们有信心、有能力安全发展核电。