資料圖：美國核武器爆炸試驗
和煤一樣，核燃料燃燒后也會(huì )產(chǎn)生大量的廢料，煤渣可以簡(jiǎn)單倒掉，而這些具有高放射性的乏燃料該如何處理，卻一直是世界難題。怎么將這些“廢物”循環(huán)再利用？中國的科學(xué)家們一直在努力研究。去年8月，中國成為世界上第八個(gè)擁有快堆技術(shù)的國家，這種能把核廢料循環(huán)再利用的技術(shù)在國際上被喻為浴火重生的“鳳凰”。
2011年1月3日，中央電視臺報道了一條有關(guān)中國核研究取得重大技術(shù)突破的消息，引起外媒的廣泛關(guān)注：中國實(shí)現了核動(dòng)力堆中燃燒后的核燃料鈾、钚材料的回收，而如果能夠將钚材料在快堆上實(shí)現循環(huán)利用，意味著(zhù)在我國現有核電規模下，我國已經(jīng)探明的鈾資源從大約只能使用50到70年變成了足夠用上3000年，大大提升了中國核電站的發(fā)電能力。
關(guān)于核廢料的處理及利用，至今仍是國際社會(huì )尚未完全攻克的難題。在這方面，中國悉心汲取國外先進(jìn)經(jīng)驗，同時(shí)潛心探索研究?！妒澜缧侣剤蟆酚浾呔秃藦U料問(wèn)題采訪(fǎng)了國內的一些權威核專(zhuān)家，他們向記者介紹了有關(guān)中國保管及處理核廢料的幕后故事。
中國核垃圾快速增加
乏燃料，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是核電站發(fā)電使用后的燃料，類(lèi)似于火力發(fā)電站中的“煤渣”，但與煤渣不同，這些核廢料充滿(mǎn)危險性卻又渾身是寶。
中國實(shí)驗快堆工程指揮部總工程師徐銤向《世界新聞報》記者介紹，中國的秦山、大亞灣等核電站用的都是熱中子反應堆（簡(jiǎn)稱(chēng)熱堆）。熱堆中使用的核燃料，主要是從天然鈾中提取的同位素鈾-235，它與熱中子撞擊產(chǎn)生裂變能量。但是在天然鈾中，僅有不到1%的鈾同位素能夠在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應，而占天然鈾絕大部分的同位素——鈾-238卻不能。同時(shí)，鈾-238在熱堆反應中經(jīng)過(guò)幾次核蛻變，變成钚-239，這種物質(zhì)在熱堆中不能得到有效利用。這意味著(zhù)，鈾燃料中99%的能量被浪費了，只能被丟棄。
資料圖片:聚變核武器爆炸場(chǎng)景
扔掉的“寶”從某種程度看還不如垃圾，因為乏燃料中眾多放射性元素都擁有數以萬(wàn)年乃至上百萬(wàn)年的半衰期（編者注：放射性原子核數衰變掉一半所需要的統計期望時(shí)間）。高放射性乏燃料含有多種對人體危害極大的放射性元素，僅10毫克的钚就能使人斃命。
根據中國工程院咨詢(xún)項目“高放廢物地質(zhì)處置戰略研究”的報告，秦山核電站每年產(chǎn)生10噸左右的乏燃料，大亞灣核電站每年則有40噸左右。在“十二五”規劃中，中國的核電產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)大發(fā)展，預計到2020年，中國的核電裝機容量將從既定目標4000萬(wàn)千瓦提高到7000萬(wàn)至8000萬(wàn)千瓦。以未來(lái)我國7000萬(wàn)千瓦核電裝機計算，每年將產(chǎn)生約38500立方米的低放射性固體廢物。
半衰期長(cháng)達百萬(wàn)年的放射性元素對地球的影響超出人類(lèi)可控范圍。而由于現有資金及技術(shù)上的局限，核廢料處理一直是世界性難題。美、俄、英、法等核電大國，圍繞核廢料運輸和儲存近年來(lái)發(fā)生過(guò)多次民眾大規?？棺h。核電的大發(fā)展，對中國的核廢料處理能力更是提出了巨大挑戰。
核廢料深埋地下
目前，國際上處理核廢料的方式主要有“再處理”和“直接處置”兩種。“再處理”主要是從核廢料中回收可進(jìn)行再利用的核原料，包括提取可制造核武器的钚等元素。“直接處置”則是將高放射性核廢料進(jìn)行“地下深埋”。
1952年在太平洋上進(jìn)行的一次核彈實(shí)驗，美國空軍機密部隊第1352拍攝小組的40名攝影師和攝像師對核實(shí)驗現場(chǎng)實(shí)況進(jìn)行了拍攝。資料圖片
《世界新聞報》記者從國家原子能機構處了解到，中國目前采取的是“直接處置”的方式，且對于中低放射性廢物已經(jīng)有了較為成熟的處置技術(shù)。不論是固體核廢料還是液體核廢料，都先進(jìn)行固化處理，然后裝進(jìn)固定大小的不銹鋼桶，放在近地表的處置庫。中國已建成的中低放廢物處置場(chǎng)有兩個(gè)，即位于甘肅玉門(mén)的西北處置場(chǎng)及位于廣東北龍的華南處置場(chǎng)。
高放射性廢物的處置則麻煩得多，目前中國與大多數國家采用的是“深部地質(zhì)處置”方式：將乏燃料廢液制成水泥固化、瀝青固化或玻璃固化的固體，裝入可屏蔽輻射的金屬罐中，再放進(jìn)位于地下500米—1000米的處置庫內。為保障核元素不會(huì )向外遷移，裝有核廢料的罐體周?chē)毘涮钣谢靥畈牧?，同時(shí)還要找到一塊巨大的天然巖石做處置庫的外殼。
掩埋核廢料需要巨大的地下空間，業(yè)內專(zhuān)家早就開(kāi)始呼吁：“我國需要加緊核廢料處理廠(chǎng)建設，加緊核廢料轉化再利用技術(shù)研究，以提高核廢料處理能力。”
核廢料運輸異常嚴謹
除了需要尋找條件合適的地下空間，乏燃料在運輸過(guò)程中也一點(diǎn)大意不得。由于中國已建成和在建的核電站大多位于經(jīng)濟發(fā)達的東南沿海地區，核電站與主要核廢料處置庫之間相隔數千公里，運輸過(guò)程需耗時(shí)一周左右，沿途還要經(jīng)過(guò)許多人口稠密的地區，因此核廢料的運輸安全問(wèn)題不容半點(diǎn)閃失。
一位業(yè)內人士告訴《世界新聞報》記者，無(wú)論是運送乏燃料的托運者還是承運者，都要經(jīng)過(guò)國家原子能機構的嚴格審批。運送前，核廢料先被裝入能有效屏蔽輻射的特殊罐狀運輸容器，運輸核廢料的火車(chē)和汽車(chē)車(chē)廂也必須經(jīng)過(guò)特殊改裝。在選擇運輸路線(xiàn)時(shí)，有關(guān)部門(mén)將對沿途的道路、橋梁及地形環(huán)境等因素進(jìn)行詳細分析比較，選擇出最安全的線(xiàn)路。
在運送過(guò)程中，武警部隊對運輸核廢料的車(chē)隊進(jìn)行全程武裝押運，車(chē)隊還配備有專(zhuān)門(mén)的導引車(chē)、保衛車(chē)等保障車(chē)輛，沿途各地公安、交通部門(mén)也會(huì )做好各項配合工作。不但如此，有關(guān)部門(mén)還將通過(guò)衛星全程監控運輸車(chē)隊，隨時(shí)掌握車(chē)隊位置。已經(jīng)通過(guò)審批的運輸方案和運輸車(chē)輛絕對不允許擅自改變。據這位業(yè)內人士介紹，2009年，就有一家單位由于擅自更換了運輸車(chē)輛的車(chē)型，并改變了運輸路線(xiàn)而遭到國家核安全局的通報批評。
中國何時(shí)變廢為寶
儲存有危害，運輸有危險，成了“燙手山芋”的乏燃料，很快就要迎來(lái)它的新使命。隨著(zhù)中國成功實(shí)現核動(dòng)力堆中燃燒后的鈾、钚材料的回收，中國有望將钚材料在快堆上實(shí)現循環(huán)利用。
為了拍攝美國在內華達州和南太平洋進(jìn)行的核實(shí)驗實(shí)況圖像，攝影師不得不置身于距爆炸中心只有數公里遠的地方。資料圖片
徐銤告訴《世界新聞報》記者，快堆的全稱(chēng)是快中子反應堆，屬于全球第四代核能系統技術(shù)的應用，其燃料就是熱堆中的廢料钚-239，而且，它一邊消耗放進(jìn)去的原料钚，一邊又生產(chǎn)出新的钚，且再生速度高于消耗速度。每過(guò)一段時(shí)間，快堆核電站所得到的钚-239，還可以裝備一座相同規模的快堆。在快堆中，鈾的利用率可以達到60%-70%。而且，貧鈾、低品位的鈾礦，乃至海水里的鈾，都可以成為快堆的燃料來(lái)源。
世界上，比較經(jīng)濟的可開(kāi)采天然鈾約有500萬(wàn)噸，價(jià)格約為130美元一公斤。并非鈾大國的中國每年都要從澳大利亞等國進(jìn)口天然鈾。如果能推廣快堆技術(shù)，僅中國已探明的鈾資源就足夠用上3000年?？於训暮锰幉粌H僅在于能夠榨干鈾的能量，更能抹干它的毒性。乏燃料在快堆反應中經(jīng)過(guò)回收再利用以后，放射性物質(zhì)的衰變期只有二三百年，可以大大減少核廢物的處置量。
目前，美國、法國、俄羅斯等國都在推進(jìn)快堆的研究和商用開(kāi)發(fā)，實(shí)現商用的時(shí)間預計在2030年到2035年之間。徐銤介紹，中國的快堆預計于2016年開(kāi)始設計，2028年建成第一座。那時(shí)候，“國家有多少钚出來(lái)，我們就建多少個(gè)這樣的快堆，讓國家的核能大大的發(fā)展。”
不過(guò)，實(shí)現乏燃料循環(huán)利用過(guò)程中的高投入和未知的經(jīng)濟性也引來(lái)了一些學(xué)者的反思。清華大學(xué)國際問(wèn)題研究所核問(wèn)題專(zhuān)家李彬對《世界新聞報》記者說(shuō)，鈾資源越來(lái)越少之后，接下來(lái)發(fā)揮作用的可能是那些鈾礦石品位較低的鈾礦，钚的作用不一定能馬上顯示出來(lái)。因為從乏燃料中提取钚來(lái)發(fā)電，其經(jīng)濟性目前來(lái)看并不合算。李彬認為，乏燃料后處理和快堆方面的研究是一種風(fēng)險性技術(shù)投資，盡管在科學(xué)技術(shù)探索上有一定意義，但未來(lái)科技發(fā)展方向是不是這樣，還需要論證。(《世界新聞報》/李靜)
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