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核废料如何处理?钨合金是最理想屏蔽材料?

2021-11-11 16:20     来源:中钨在线     放射性废物核废料处理
相对于铅和混凝土等其他屏蔽材料来说,钨合金屏蔽灌更适合用来储存核废料。这不仅仅是因为该合金具有环保、无毒和无放射性的优点,更是因为它的比重较高、硬度较大、刚性较强、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损和耐高温等特点。

近几年,随着社会的发展,煤和化石燃料的消耗也在不断的增加,由于它们是不可再生资源及总储存量有限,所以总有一天会枯竭的。为了缓解当前能源供应短缺的问题及确保人类在未来可以正常生活,核电站发电已得到了大面积的使用,其能很好地用来代替煤炭发电。

目前,全球大约有10%的电力来自核电站,而核电站的核能大多来自于核裂变。所谓的核裂变是指由大质量原子核分裂成两个或多个质量较小的原子核的过程,该过程会产生大量的热能,热能可以将水煮沸产生水蒸气,进而推动涡轮叶片产生电力。

可是,这并不意味着核电站发电就不会对我们的生活产生不良的影响。我们要知道,任何利用放射性物质的活动都会产生放射性废料,包括核电站所产生废料。核电站大多是用铀化合物如氧化铀和碳化铀等作为核燃料。

根据放射性水平的不同,核废料可分为低放废料、中放废料和高放废料三类。低放废料是放射性废物中体积最大的一类,包括废旧的核电设备和仪器、核燃料生产过程中所产生的废料以及核电站的工作服等,它们适合用浅地层、岩洞或深地层等方式处置。

中放废料是指放射性核素的含量低于高放废物,但在正常操作和运输过程中仍需采取屏蔽措施的放射性废料,如废液、废渣等,处理方式一般是工厂通过多道工序进行处理,使其达到规定的排放标准,然后再排放掉。

高放废料(乏燃料)是指放射性核素的含量或浓度高,在操作和运输过程中需要特殊屏蔽的放射性废物,如137铯、90锶、钚、铀等。相对低放和中放来说,高放不仅放射性更高,而且温度也很大,因此处理起来相当困难。

据了解,从反应堆中取出的乏燃料需要在水里先保持5到8年,这样在降低温度的同时也能减弱辐射能力,而从水里捞出来了以后的要么被回收利用,要么被转移到屏蔽灌中。然而,回收利用的方式却存在难度大和费用高的问题,所以大多数国家采用直接处置,即将乏燃料装在屏蔽桶中,然后运输到临时存储厂中存放50年,后经过固化、封装等处理进行地质深埋。

值得一说的是,装高放射性核废料的屏蔽灌适合用钨合金进行生产。钨合金是一种以过渡金属钨为基,以钴、镍、铁、铜等金属元素为添加剂的合金材料,因有较高的密度,而在厚度相同下屏蔽效果远优于铅合金材料,且具有良好的热力学和化学等性能,以及没有像金属铅一样的毒性,所以更符合未来的发展要求。

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