科技修仙EScat|重大突破!中国核废料玻璃固化有多牛?是一劳永逸还是祸遗子孙?
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9月11日 , 国内首座高水平放射性废液玻璃固化设施在四川广元正式投运 。 这使得我国成为世界上少数几个具备高放废液玻璃固化技术的国家 。 该技术是在1100度或更高温度下 , 将放射性废液和玻璃原料进行混合熔解 , 冷却后形成玻璃体 , 同时要求形成的玻璃体能包容放射性物质千年以上 。
上图:玻璃样品
但却有很多人认为 , 这是将问题留给了子孙后代 。 真相真是如此吗?其实这玩笑有点大了 。
核废料——让人谈核色变的罪魁祸首
广义上的核废料包括核燃料在上下游过程中产生的所有放射性废物 。 例如核电站正常运行产生的废水、废气;产自上游采矿、精炼的矿渣;核电站烧剩的废料 , 也称为乏燃料;甚至连科研活动所产生的放射性废物 , 比如实验室的手套、衣服与工人洗澡水 。 而狭义上则专指核电站烧剩的乏燃料 。
这些废料有气体 , 有液体 , 也有固体 。 它们根据放射性水平不同 , 分别被分为3个级别 , 分别是高放废物(HLW) , 中放废物(MLW)和低放废物(LLW) 。 但每个国家都有自己的标准 。
目前全球已经产生了25万吨的核废料 , 同时核废料的数量还在逐渐增长中 。 而预计到2030年 , 仅我国核电站每年产生的核废料就可达到3200吨左右 。 好在核废料中绝大部分都是中低放废物 , 占比97% , 其中高放废物占3% , 而绝大多数源于乏燃料 。
一般来说 , 极低放射性的废气 , 废液不需要复杂的处理 。 仅通过暂时贮存让其自发衰变 , 或过滤及其他化学方法就可使其放射性低于大自然本底 , 并可直接排放到大气环境中 。 真在需要注意的是固体废料 , 和废液浓缩液 。
对于一些中低放的固体、液体核废物 。 从上世纪40年代开始 , 各国就已着手处理 。 不过开始它们一直选择将液体倒在深井里 , 或者把固体扔到海里 , 对环境造成了严重破坏 , 尤其是对水资源的污染 , 而现在通常是打包封存 , 然后直接掩埋在10-300米的地下或扔进废矿井 。
但液体的核废物会到处流淌 , 埋到地下之后依旧会污染水源 , 所以要先给液体核废物固化 , 免得它到处乱窜 。 一般会将废物就掺杂进沥青或水泥里 , 进行沥青化和水泥化 。 随后熬它个大约300年左右 , 其放射性就不会再对人体造成任何伤害 。
但对于高放液体核废物的固化 , 要求就苛刻的多 。 因为高放核废物的放射性核素的半衰期长的吓人 , 需要数万年才能衰减到对人类无害的程度 。 比如钚239 , 它的半衰期有24000年 , 同时化学毒性很大 , 10毫克就可使一人致死 。 我们不能保证核废物在这几万年甚至几十万年的时间里 , 一直安全隔绝 , 不被腐蚀 。 因此 , 核废料玻璃固化技术应运而生 。
玻璃固化的研究开始于20世纪50年代末 , 按操作方式可分为两种 , 分别为一步法与两步法 。 美国是研究一步法玻璃固化技术最早的国家 , 也是当前一步法技术最成熟的国家 , 通过高放废液和玻璃形成剂在玻璃熔制容器内蒸发、煅烧而熔制成玻璃 。
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