自 2021 年日本将福岛第一核电站核污水排入大海,核废料处理问题如同一颗重磅炸弹,引发世界各国高度关注。毕竟,这一问题若处理不当,对世界而言,无疑是一场毁灭性灾难。在全球能源格局中,核能作为高效清洁能源,在我国能源结构里占据重要地位。然而,随之而来的核废料处理,成为摆在我们面前的严峻课题。 一、中国核废料处理现状:挑战与应对
我国每年产生约 3200 吨核废料,占世界核废料总量三分之一,处理任务艰巨。核废料处理不仅关乎环保,更与人类生存发展紧密相连。因其放射性与潜在危害,妥善处理刻不容缓。处理核废料,技术与经济压力并存。其辐射特性与理化特征,对储存技术要求极高,处理不当将严重危害环境与人体。从设施建设到技术研发,都需大量资金投入。
面对重重困难,我国积极应对。一方面,对核废料分级处理与管理,根据不同等级分别储存处理。另一方面,探索 “湿式处理法”“干式处理法” 等新工艺,通过固化或稀释降低危害。同时,加大研发投入,提高资源利用率。“启明星 - 2” 项目便是典范,它将核废料资源化利用率从 1% 提升至超 95%,攻克全球核燃料利用与废料处理难题。 二、放射性危害:看不见的威胁
核废料的放射性,犹如隐藏在暗处的恶魔,对环境与人类健康构成巨大潜在威胁。在土壤中,辐射破坏土壤结构与生态系统,降低肥力,影响农作物生长。长期接触受污染土壤,放射性物质会经食物链进入人体。某些放射性物质在土壤中的半衰期长达数十年甚至上百年,致使土壤长期无法恢复。
在水资源领域,放射性污染可致水体生物死亡或变异,如鱼类畸形、繁殖能力下降。受污染的水用于饮用或农业灌溉,会大幅增加人类患癌症、白血病等疾病风险,长期饮用受核辐射污染的水,患癌几率可能提高 30% 以上。此外,核废料辐射还破坏生态平衡与生物多样性。
不仅如此,核废料处理面临技术、经济、环境与社会等多方面挑战。其放射性需特殊容器与防护措施防泄漏,不同类型核废料处理方法各异,增加技术复杂性。高放射性核废料需深埋地下 500 至 1000 米的处置库,对工程技术与地质条件要求严苛。建设处置库需巨额资金,长期监管维护也需持续投入。而寻找合适处置库地点困难重重,即便找到,也可能遭遇当地居民反对。 三、世界各国核废料处理方法:多样尝试与困境
核废料处理是全球共同难题,各国各有尝试。分类收纳法,类似 “垃圾分类”,研究核废料成分,提取有价值物质,单独处理放射性有害物质。用化学物质降低放射性元素活跃程度,处理后封存或深埋。该方法提高利用效率,但技术要求高、成本大、过程复杂。
贮存法相对简单,包装好核废料找合适地点深埋。但对埋存地要求严格,需地质结构稳定、地下水流速缓慢,以防止泄漏。虽成本低,但需长期监管,且国土面积有限,核废料储存上限迟早饱和。如印度花费 6410 亿建造基地,深埋核废料百米,但仍污染地下水与环境,预计五年后将无地可用。
熔融法将核废料与玻璃形成剂高温融化混合,冷却成玻璃状物体后深埋,无需时时监管,适用性广。但处理过程需高温,能源需求高,设备特定,成本高昂。
美国曾将核废料制成贫铀弹,在海湾战争和阿富汗战争中大量使用,虽增强打击能力,却给当地人民与参战士兵带来严重辐射影响。此外,美国华盛顿州汉福德厂区留下大量有毒放射性废料,花费 40 亿美元建造的化学处理厂于 2012 年被叫停,目前核废料储存量超 10 亿吨且仍在增加。 四、中国核废料处理创新技术:引领未来之光
在核废料处理技术创新上,我国成绩斐然。启明星 1 号采用 “快热耦合” 技术,为后续装置奠定基础。启明星 2 号作为我国首座铅基核反应堆零功率装置,也是世界首座针对 ADS 系统中子物理特性制造的临界装置,采用 “双堆芯” 设置。铅堆里的铅冷物质,既能降低核废料放射性与污染性,又能回收能量,实现再利用,核燃料利用率超 95%,位居世界领先。其 “双堆芯” 结构可灵活切换,具备固有安全性、堆芯灵活性、操作可视性与测量准确性等特点。
启明星 3 号在启明星 2 号基础上更进一步,作为我国首座铅铋合金零功率反应堆,具有沸点高、熔点低的特点,在防御性、安全性、运行周期和能量密度等方面均有提升。它还可设计小型模块化电源,为大型发电站或汽车核动力能源提供新可能。
我国在核废料处理道路上,坚持科学、安全、可持续原则,不断探索创新。随着科技进步,采取的多种措施与先进技术,不仅保障核废料安全处理处置,还实现资源有效利用,为全球核废料处理贡献中国智慧与担当,为未来描绘出充满希望的蓝图。