核废料处理

核废料简介

　　核废料可分为低放射性废料与高放射性废料两种。低放射性核废料是指医院、工厂、研究机构以及核电厂等所产生的包含放射性物质的废弃物，如衣物、纸类、试验器具等。高放射性核废料则主要来自使用过的核燃料。

　　核废料中铀235约占3%，其余97%主要为铀238以及钚，这些铀238及钚都是未来可回收利用的资源。核废料都可能导致放射性污染，危害人类健康。

　　低放射性核废料处理起来较为简单，主要是经过焚化压缩固化后，装进大型金属罐，以便在浅地层中掩埋。目前，国际上处理高放射性核废料的方式主要有“再处理”和“直接处置”两种选择。

　　“再处理”主要是从核废料中回收可进行再利用的核原料，包括提取可制造核武器的钚等。“直接处置”则是指将高放射性废料进行“地下埋藏”，一般经过冷却、干式储存、Z终处置三个阶段。美国政府一直采取地下掩埋的措施来处理核废料。

核废料处理原则

　　核废料的处理有三个基本原则:①使之迟延与衰变;②稀释与分散;③浓缩与储存。

　　目前对干低放射性的废气一般采用喷淋、清洗、过滤、浓缩的办法，使放射性降低到一定的标准后。通过高烟囱排放到大气中去。对低放射性的废液，采川净化的方法，即通过化学沉淀、蒸发、离子交换等工序进行处理，使其达到排放标准，然后排放掉或循环重复使用。

　　对于高放射性废物，必须进行特殊处理，将它隔离起来。核废料处理中，高放射性废物的处理是Z关键的问题。

　　由于对于核废料的处理必须是性处理，因此必须达到下面几个要求:①对任何生物不会造成污染;②储存后不再需要管理，也不需要监督;③对于子孙后代不会造成任何后患。

核废料处理现状

　　从上世纪人类开始利用核能起，就在研究如何为高辐射核废料善后，然而直到现在，41个有核能设施的国家中，只有芬兰和瑞典两个国家已经确定了高辐射核废料的Z终储存地，各国民众对核废料处置的争议持续了数十年。

　　在1993年达成国际协议禁止之前，直接向大海倾倒核废料成了各国的常见方式之一。1946-1993年之间，英、美、法、日等13个国家相继往太平洋、北冰洋、大西洋等上百个地点倾倒过核废料，其中8个欧洲国家共倾倒了13.7万吨，美国只记载了容器数量，而前苏联包括高辐射废料在内的倾倒总量至今还是谜。

　　1994年开始公约禁止直接向大洋倾倒后，深埋地下成了各国核废料主流存放方式。在深埋之前根据是否有回收原料的步骤分为直接处理和再加工两种处理政策，前者以美加为代表，后者以英法为典型。英国、法国和俄罗斯等国还会帮其他国家处理核废料，以获取商业利益，比如1979年以来日本至少有140船核废料运往欧洲再加工，经玻璃固化后的废料再运回本国处理。

　　核废料按放射性强弱通常分为3个等级，高放射水平、中等放射水平和低放射水平。根据国际原子能机构IAEA的公开数据，目前核废料经固化封装后以立方米计算体积，2015年共有489万立方米核废料在存放状态，其中38万立方米为高放射水平废料。

　　以单纯数据看，加拿大Z多，共230万贮存核废料，超过7成是清理废弃遗址产生的，来自反应堆运行的共35万立方米。ZG部分未显示高放射废料的数量，中低水平处于贮存中的核废料总体积是2.4万立方米，已处置体积为1万立方米。

　　然而这些数据由各国自行统计，实际上由于分类标准不一，信息公开程度也不一致，有些国家将用过的燃料、废弃遗址清理产生物等不视作核废料，有些国家在高中低三档之外还将辐射水平非常低的废料也统计在内上报，Z后的数据结果只能是粗略计算。

核废料处理方法

　　一、浓缩贮存

　　相对来说，将核废料深埋在地层深处被视为当前Z安全的处置方法。

　　1、将核废料封闭在密封容器里，并保证不泄露出射线。

　　为达到这个目的，科学家们曾经设想将核废料封在陶瓷或厚厚的玻璃容器里面。但科学实验证明，这些容器存入核废料在100年以内效果很理想。但100年以后，容器就经受不住放射线的猛烈轰击而发生爆裂。

　　目前，国际上通用的是将经过焚化压缩固化后的核废料，装进大型金属罐，放入位于地下500~1000米处掩埋。Z近，英国科学家发现一种新型水晶可以经受得住放射线的强烈攻击，用它来生产贮藏核废料的容器，能够更大程度上保证安全。然而，要寻找到一种能够在几万年内，都忍受得住放射线辐射的物质，仍然是科学家们努力的方向。

　　2、找一处安全、存放核废料的地点——核废料处置库

　　由于核废料的高度危险性，一旦处置库选址不当，将造成无法挽回的损失。因此核废料处置库选址必须非常慎重，需要综合考虑整个国家的经济发展布局、人口分布、交通设施、候选地的地质、水文和气候条件等因素。

　　一般来说，世界各国的核废料处置库都建在经济落后、人烟稀少的地区。而且这个地点要求物理环境特别稳定，能长时期不受水和空气的侵蚀，并能经受住地震、火山喷发的冲击。

　　我国西北部有一个地区，叫北山，是我国高放射性核废料处置库的ZD候选地之一。这是一片与海南省面积相当的戈壁滩，人烟非常稀少。北山经济发展很落后，矿产资源缺乏，建设核废料库对经济发展影响较小。

　　这里气候条件也很理想，干旱少雨，因此地下水位很低，也就减少了放射性元素随地下水扩散的危险。库址所在地有着完整的花岗岩体，而花岗岩是对付辐射的Z好的“防护服”。国际原子能机构的专家们在北山进行考察之后称，北山是世界上Z理想的核废料库址之一。

　　二、稀释分散

　　核废料的稀释分散是指将液体和气体核废料向环境中稀释排放，但是必须控制在法规排放标准以下。比如，在核电站运行过程中，向环境排放许可限值以内的一定数量放射性核素属于正常情况。

　　日本倾倒核污水的新闻，让大家心神不宁。但当恐慌过去，在谴责日本之余，我们要科学、客观、理性地面对已经发生的事实。

　　首先，日本规定的放射性污水的排放标准为40Bq/L，而统计说明当人体吸收100mSv的辐射剂量时癌症发病率开始有所提升，那么相当于需要摄入多少超标100倍的污水才会造成危害呢?答案是：1136L。考虑到1136升是一个很大的值，而且污水还会被海水进一步稀释，所以我们暂时可以认为这个排污对于人类没有直接的危害。

　　其次，太平洋的总水量估计为6.22亿立方千米，30年后，这些核废料将扩散至整个太平洋，浓度会被稀释到极低，对日本和周边其他国家地区的渔业、食品等经济产业造成的损害已经降低。

　　三、回收利用

　　当今世界的核电技术下，核燃料都只燃烧了3%，一到4%左右就维持不了额定功率了。而这些核燃料在燃烧过程中，还会产生新的核燃料。

　　这个时候我们就需要把核燃料进行后处理，也就是把核电站没燃烧完的核燃料，还有新产生的核燃料提出来，再制成核电站需要的燃料元件。回收利用的原理听起来简单，操作却异常艰难。

　　如何对这些有极强核辐射、对人体有致命伤害的元器件，进行剪切、分离、提取、提纯等等，每一步都是难题。我国科学家经过24年的科研，完全靠自主设计、自主建造、自主研发，终于建立了全套技术体系，核原料利用率将提升60倍!在核燃料这个工业里面，我们成为了极少数能够形成核燃料循环的国家之一!

　　核废料处理关系环境保护和民众的生命安全，一直是世界性难题。ZG科学家们正在研究一种有望彻底解决核废料问题的新方法，这种方法是用加速器来产生高能粒子流，然后打到反应堆里，把核废料烧掉，这样可地解决核废料处理问题。目前高能物理研究所和原子能研究院已经完成了一系列关键技术的前期研究，现在科学家们正在争取能够在20~30年内攻克核废料处理难题。