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时间:2018-10-22
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1、核废料处理新技术之探讨【摘要】发展核电的重要前提是必须安全处置核动力反应堆产生的大量放射性废物。本文指出核废料危害的严重性,提出了安全处置核废料的必要性,并对各国对核废料处理的方法和新技术进行了梳理、总结和探讨。 【关键词】核能;核废料;新技术;安全处置 自从2011年3月日本福岛核电站发生泄漏事故后,核电的安全问题再次被摆到了全世界面前。不仅是核电站自身的安全保障,在核燃料生产、加工和核反应堆运行过程中产生的放射性核废料,也成为各国手中烫手的山芋。 随着世界一次性能源的日益匮乏,多数国家已经把发展核电作为一种替补能源。然而发展核电的
2、重要前提是必须安全处置核动力反应堆产生的大量具有放射性的核废料,尤其是高水平放射性废料的最终安全处置,由于涉及时间跨度大,技术难度高,耗资巨大,而成为核动力工业中尚待解决的科技问题之一。 一、核废料的分类 核废料(nuclearaterial)泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料。也专指核反应堆用过的乏燃料,经过处理回收钚239等可利用的核材料后,余下的不再需要的并具有放射性的废料。 核废料普遍分为三种:一年以内的低放射性核废料;百年以内的中放射性核废料;长期高放射性核废料。前两者主要指核电站在发电过程中
3、产生的具有放射性的废液、废物,占所有核废料的99%,后者则是指从核电站反应堆芯中出来的燃烧后的核燃料,因为其具有高度放射性,俗称为高放废料。 低放射性废物可以在燃料循环的各个阶段产生,例如开采时产生的尾矿以及反应堆运行期的维修工作所产生的废物。在核电站产生的低放射性废物包括核电站维修过程中受辐射污染的工具、废纸以及防护性衣物。低放射性废物的放射性也有差异,某些低放射性废物的放射性并不高于花岗岩等天然物质。 中放射性废物包括后处理及反应堆日常运行过程中所产生的废物。它具有一定的放射性,因此需要在储存和搬运过程中进行屏蔽和隔离。核电站的中放
4、射性废物主要是净化和冷却水过程中所产生的浆液和树脂。其实,中放射性废物中大部份是用于封存放射性废物的混凝土屏蔽物料。 高放射性废物是将乏燃料进行后处理所产生的废物。它含有U-235在裂变后所产生的裂变产物,以及少量在衰变过程中形成的长期高放射性产物。在衰变过程中,铀238、钚239及其衰变产物吸收了反应堆中核裂变所产生的中子,而变成其他放射性元素。这些废物具有高度放射性。从乏燃料中提取之后,它通常需要冷却20至50年。这些废物的产量不多,现暂存在专用设施之内。现行的技术能够将这些物料与玻璃混和后固化,并封存在玻璃之内。封存后的固化废物可以
5、储存在稳定的地质层之内,接受数千年的隔离。这些废物的放射性会随着时间降低,并在数千年后降至天然的水平。 二、核废料的处理 目前,对核废料的处理,国际上通常采用海洋和陆地两种方法。一般是先经过冷却、干式储存,然后再将装有核废料的金属罐投入选定海域4000米以下的海底,或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中。为了保证核废料得到安全处理,各国在投放时都要接受国际监督。 中低放射性核废料危害较低,国际上通行的做法是在地面挖深约10—20米的壕沟,然后建好各种防辐射工程屏障,将密封好的核废料罐放入其中并掩埋,相对于地下水的运动,放射性
6、废物的迁移速度慢得多,以至于有些放射性核素在到达生物圈以前,已经衰变到可接受的限值以下,变成对人体无害的物质。这种方法经过几十年的发展,技术已经十分成熟,安全性也有保障。 高放废料对人体危害极大,其中一种被称为钚的元素,只需10毫克就能致人毙命。这些高放射性元素的半衰期长达数万年到十万年不等,如果不能妥善处置将会给当地环境带来毁灭性影响。生态学家康芒纳指出,一般认为,钚239是核时代众多核材料中最危险的放射性物质,它放射一种特殊的射线——由氦核组成的阿尔法粒子,它非常结实,穿透活组织内相当短的距离即为其所阻停,因其能量释放距离短,作用高度
7、集中,故对细胞组织损害严重。我们知道,到目前为止还没有任何办法被证明可以安全地处置这种核废料。 三、核废料处理新技术 经过专家研究和论证,有下面几种方法可进行核废料的处理,但多数有利有弊,仍处于计划和构想阶段。【摘要】发展核电的重要前提是必须安全处置核动力反应堆产生的大量放射性废物。本文指出核废料危害的严重性,提出了安全处置核废料的必要性,并对各国对核废料处理的方法和新技术进行了梳理、总结和探讨。 【关键词】核能;核废料;新技术;安全处置 自从2011年3月日本福岛核电站发生泄漏事故后,核电的安全问题再次被摆到了全世界面前。不仅是核
8、电站自身的安全保障,在核燃料生产、加工和核反应堆运行过程中产生的放射性核废料,也成为各国手中烫手的山芋。 随着世界一次性能源的日益匮乏,多数国家已经把发展核电作为一种替补能源。
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