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核电站用完的核废料最后都去哪了,会威胁人类安全吗?估计有人会说“核废料可以给哥斯拉吃”,当然这纯属玩笑,自从1945年全球第一颗原子 弹引爆以来,人类就痴迷于这股强大到不可思议的能量,经过多年的研究,人类终于可以运用部分核能了。
核燃料的能量密度是传统燃料的几百万倍之多,同时又兼具清洁、高效、低廉等优点,所以目前大量国家都在搞核能发电。
那么问题来了,人类在享受核能红利的同时,却无法忽视核废料的处理问题,而核废料又跟其他传统废料不同,稍有不慎,人类文明都将受到严重影响,特别是最近日本打算将核废水排入海洋这一决策,纷纷遭到了其他国家的声讨。
2015年,我国合计产生约600吨核废料。
2020年,我国合计产生约1500吨核废料。
日本福岛核事故发生已过去10年多,但其核污水处理问题仍未解决。去年秋天,日本政府曾一度决定将把福岛核电站的核污水排入大海, 回顾福岛第一核电站事故发生后,冷却核反应堆的残留污水中含有高浓度的放射性物质。东京电力公司通过污水处理设备“多核素去除设备”(ALPS)对污水进行处理后,再将其储存在水箱中,但其中名为“氚”的放射性物质难以去除。据悉,截至今年8月底,福岛核电站储存的核污水总量为122万吨,装满了1041个水箱。预计到2022年夏天,核电站的水箱将耗尽储存空间。日本政府和东京电力对核废水的后续处理已迫在眉睫。
核电站受损后,核污染是通过何种途径发生的呢?告,一处损坏的核电设施会释放一定量的放射性物质,其中一些"寿命短"的放射性物质相对来说危害不大,另一些"寿命长"的放射性物质则要危险得多。这里的所说的"寿命",是指"半衰期",也就是放射性物质的原子有半数发生衰变时所需要的时间。
据了解,利用高温分裂铀的过程会产生一百多种新的化学物质。核反应堆完全熔解后,会释放一些较低毒性的放射性气体,包括氮-16、氚和氪。这些气体比较轻,会快速消散,对人类的危害不大。氮-16迅速转变为稳定的氧。氪气很轻,进入大气后迅速消散。氚气能量很低,半衰期为12年。当它衰变时,会以稳定的氦气形式存在。
然而,衰变也是核反应,也产生辐射。据了解,核反应堆完全熔解后,会释放出另一种危险物质铯-137。铯-137有剧毒。铯-137的半衰期为30年,人会通过食物和水将其摄入,或类似灰尘被人吸入。与其接触,会增加癌症的患病率。
核污染分为两种途径,一种是产生放射性气溶胶等放射性污染物,对呼吸系统及人体体表产生危害;另一种是随风向扩散产生的污染。但无论哪种,其污染程度都要视核泄漏严重程度而定。切尔诺贝利事故中,核燃料在爆 炸中形成烟尘飘扬空中,危害面积非常广泛。
百万吨核废水据分析57天就会污染半个太平洋。
目前压水反应堆是主流,其原理就是利用核反应产生的巨大能量,使得核能转变为热能,热能将水变成水蒸气,水蒸气再通过汽轮机转化为机械能,机械能最终转化为电能。
虽然整个过程是安全无害的,但并不代表核废料也是如此。
核废料主要由铀238和钍232以及镎、镅、锔等超铀元素组成,这些核废料会产生电离辐射,也就是影响生物的DNA,如果辐射剂量较大,遭受辐射的生物轻则DNA异变,重则死亡。
如果将核废料毫无节制的排放在大自然中,大气、土壤、水等组成世界的基础物质都将受到污染,接着就是各种生物,而核废料的半衰期短则几百年,长则数十万年。
以我国2015年产生的150公斤高辐射核废料来举例,假如不经过处理,160公斤高辐射核废料的放射性会持续几十万年,如果要用加水法来稀释,那也需要1.2×10^10万吨水来稀释,也就是136年长江水流量的总和。
所以各国核废料不经过处理排放,必然会破坏自然生态环境,到时候人类文明也会受到冲击。
此外,目前人类科技对核能的利用并不充分,综合铀资源的利用率甚至低于1%,这就意味着,在核废料中仍然存在大量的能源物质,只是以目前的科技水平无法利用罢了。
但假以时日,随着科技的发展,人类在充分掌握核能技术后,可以对核废料进行二次加工,所以规范化集中处理核废料,不仅是为了保护环境,也是为了将来能更好的重复利用。
核废料有几种处理方式?
核废料以放射性来分级,存在低、中、高三档,中低放射性核废料占总量的97%,高放射性核废料占3%。
低、中放射性核废料的处理方式
低放射性核废料危害不大,在处理前还会进行稀释、过滤等操作,争取将低放射性核废料的危害降到最低。
目前低放射性核废料的处理方式主要是深海掩埋,因为海床底部的泥土相比于陆地,更容易吸收放射性物质,通常300~500年左右就差不多了。
中放核废料跟低放核废料的处理方式差不多,都是先经过处理,接着再安置于指定地点。
高放射性核废料的处理方式
高放核废料的危害特别大,跟中低放核废料完全是两个级别,这些放射性元素的半衰期需要数万年到数十万年不等,倘若某个核能大国没处理好高放核废料,除了危害本国之外,还会对地球造成巨大影响!
高放核废料的处理方式有两种,要么埋在4000米以下的海底,要么500~1000米深度的岩石层中。
至于选哪一种,主要还是看国家领土大小,因为陆地掩埋核废料的场所,需要满足一定条件,不是哪里挖个坑就行的。
高放核废料必须要考虑到地下水扩散的风险,所以处理地的选址必须考虑到气候、人口、经济等因素。
我国的核废料处理库在北山,此地位于西北部,人口不到1.2万人,经济落后且资源贫乏,整体经济价值较低。
北山全年降雨量约70毫米,但蒸发量高达3000毫米,几乎没有放射性元素随地下水扩散的危险。
而且北山的地质稳定性很高,处理地周围都是花岗岩,这种石头能有效阻隔辐射,所以经过多方考量,我国的核废料选址就是北山。
核废料的其他处理方式
1.运往太空
确实有人提出过“把核废料扔到太空”的想法,但只要仔细一想,就觉得不切实际。
通过上文得知,一般要认真处理的就是高放核废料,而目前以人类的科技水平而言,还做不到发射火箭100%的成功率。
可能有人说,中俄美这类强国发射火箭完全不是问题的,那在此就假设强国的火箭发射成功率为100%,然而现实情况是,地球上并非只有这些国家,如果强国纷纷把核废料扔到太空中,某些科技水平不行的国家也会跟着效仿,万一他们发射失败怎么办?
到时候高放核废料就会四溢,值得注意的是,高放核废料的半衰期要几万年~几十万年,谁敢保证把核废料扔到太空中的过程中不会出现差错,地球是全人类的地球,这件事谁都马虎不得。
此外,目前全球核废料的处理均价为50.12万美元/吨,如果采用太空发射方案,其成本要高达500万美元/吨,通过数值就知道,太空发射方案不划算。
2.放在南北极冰川之下
也有科学家提过将核废料埋在南北极的冰川之下,他们的想法是将装有核废料的金属容器放在南北极,因为核废料具有热量,所以金属容器会慢慢下沉,接着冰面又会重新冻结,最后金属容易沉到冰底,这样就达到了“与世隔绝”的目的。
初看之下没什么问题,但仔细看看,却又存在较大风险。
还记得我国北山核废料处理地吗?
除了干旱之外,北山的地质条件非常稳定,而南北极的冰川存在移动的可能性,如果核废料漂移两极,地球无疑会面临“核危机”,毕竟还是那句话,高放核废料的半衰期高达几万至几十万年。
结语
综上所述,目前各国处理核废料主要以陆地掩埋为主,海洋掩埋为次,最近日本打算把核废料排入海洋这件事,也引来了大家的关注。
虽然中低放核废料的危害远低于高放核废料,但只要跟“核辐射”搭边的,能好到哪里去。
如果真的如某些人口中说的没有危害,那怎么不倒入本国江河湖泊之中呢?
假如核废料真的倒入海水中,除了大量海洋生物遭殃之外,人类文明也将自食其果,就拿最简单的逻辑来讲,核废料倒入海水中,鱼类必然会受到影响,用不着多久,部分鱼类又出现在人类的餐桌上,你说怎么办?