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核废料去了哪里?大多数压缩并固化装桶浅地层贮存

2021-11-05 14:04     来源:cnBeta     核废料处理放射性废物
什么是核废料?

任何利用放射性物质的活动都会产生放射性废料,因此,核电站产生废料并不奇怪。不过,相比燃煤电厂产生的废料,核电站产生的废料体量要小得多。核废料可按物理状态分为固体、液体和气体三种;按照放射性水平,核废料又可分为低水平(低放)、中水平(中放)和高水平(高放)三类。通常而言,核废料指的是高放废料,即反应堆中使用后的核燃料,又称乏燃料;中、低放废料则来源于核电站使用过的废弃退役的仪器设备,以及核燃料生产加工中产生的废料等。

核废料去了哪里?

放射性废料不能像其他废料一样倾倒在垃圾填埋场。储存核废料是一项危险的工作,需要非常周密的计划。这些废料具有很高的放射性,可能对生态系统构成严重的威胁,因此成为许多人关注和担忧的问题。与其他会产生长期危险的工业废料(比如镉和汞等重金属)不同,核废料的毒性会随着时间的推移而降低。只有约3%的核废料是长寿命且高放射性的,因此需要数千年的隔绝处理。

低放射性水平核废料的处理

大多数中低放废料会被压缩并固化装桶,然后送到浅地层的处置库安全贮存。还有一些中低放射性的废料、废液会通过工厂的多道工序进行处理,使其达到规定的排放标准,然后排放掉或循环重复利用。
 
这种处理造成的辐射只影响现有自然本底辐射的一小部分。核电站和再处理工厂也会向大气中释放少量的惰性气体氪-85、氙-133和微量碘-131。在任何生命周期的分析中,它们的影响都极其微小。

相比之下,处理乏燃料(高放废料)可能就非常棘手了。当乏燃料从反应堆中取出时,其温度和放射性都很高。因此,乏燃料需要被保存在水下5到8年,直到辐射减弱到可以在没有水的情况下冷却。通过这一过程,对废料的回收和处理就更加容易。

冷却后,这些废料要么被回收,要么被转移到一个干燥的桶中,桶的外部是混凝土或装有惰性气体的多用途罐。这些桶在设计上都可以长期使用,并且足够安全,甚至你都可以走近触摸。法国、日本、英国等国家采取后处理方式来回收乏燃料,高放废料中的裂变产物如铯-137、锶-90等,也可用回收用于工业和医疗应用,包括血液辐照、食品保鲜和污水处理等。不过,这种方式的缺点是难度大、费用较高,同时因可生产出高纯度的钚,有核扩散风险。

通过回收乏燃料来重新利用这些有价值的同位素,使得放射性废料更像是一种资源而不是负担。另一种处理核废料的方式是直接处置,以加拿大、德国、芬兰、瑞典为代表的国家主要采用这种方式。在这种方案中,废弃核燃料会先在反应堆冷却池中冷却一段时间,然后转移到临时存储厂,在至少存放50年后,经过固化、封装等处理过程,最后进行地质深埋。一旦封装好的废料桶被固定住,一层层的岩石和黏土就会将它们密封在适当的位置。这种处理方式可以固定放射性元素并将它们与大气隔绝。
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