什么是核廢料?
任何利用放射性物質(zhì)的活動都會產(chǎn)生放射性廢料,因此,核電站產(chǎn)生廢料并不奇怪。不過,相比燃煤電廠產(chǎn)生的廢料,核電站產(chǎn)生的廢料體量要小得多。核廢料可按物理狀態(tài)分為固體、液體和氣體三種;按照放射性水平,核廢料又可分為低水平(低放)、中水平(中放)和高水平(高放)三類。通常而言,核廢料指的是高放廢料,即反應(yīng)堆中使用后的核燃料,又稱乏燃料;中、低放廢料則來源于核電站使用過的廢棄退役的儀器設(shè)備,以及核燃料生產(chǎn)加工中產(chǎn)生的廢料等。
核廢料去了哪里?
放射性廢料不能像其他廢料一樣傾倒在垃圾填埋場。儲存核廢料是一項危險的工作,需要非常周密的計劃。這些廢料具有很高的放射性,可能對生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴重的威脅,因此成為許多人關(guān)注和擔(dān)憂的問題。與其他會產(chǎn)生長期危險的工業(yè)廢料(比如鎘和汞等重金屬)不同,核廢料的毒性會隨著時間的推移而降低。只有約3%的核廢料是長壽命且高放射性的,因此需要數(shù)千年的隔絕處理。
低放射性水平核廢料的處理
大多數(shù)中低放廢料會被壓縮并固化裝桶,然后送到淺地層的處置庫安全貯存。還有一些中低放射性的廢料、廢液會通過工廠的多道工序進行處理,使其達到規(guī)定的排放標準,然后排放掉或循環(huán)重復(fù)利用。
這種處理造成的輻射只影響現(xiàn)有自然本底輻射的一小部分。核電站和再處理工廠也會向大氣中釋放少量的惰性氣體氪-85、氙-133和微量碘-131。在任何生命周期的分析中,它們的影響都極其微小。
相比之下,處理乏燃料(高放廢料)可能就非常棘手了。當乏燃料從反應(yīng)堆中取出時,其溫度和放射性都很高。因此,乏燃料需要被保存在水下5到8年,直到輻射減弱到可以在沒有水的情況下冷卻。通過這一過程,對廢料的回收和處理就更加容易。
冷卻后,這些廢料要么被回收,要么被轉(zhuǎn)移到一個干燥的桶中,桶的外部是混凝土或裝有惰性氣體的多用途罐。這些桶在設(shè)計上都可以長期使用,并且足夠安全,甚至你都可以走近觸摸。法國、日本、英國等國家采取后處理方式來回收乏燃料,高放廢料中的裂變產(chǎn)物如銫-137、鍶-90等,也可用回收用于工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用,包括血液輻照、食品保鮮和污水處理等。不過,這種方式的缺點是難度大、費用較高,同時因可生產(chǎn)出高純度的钚,有核擴散風(fēng)險。
通過回收乏燃料來重新利用這些有價值的同位素,使得放射性廢料更像是一種資源而不是負擔(dān)。另一種處理核廢料的方式是直接處置,以加拿大、德國、芬蘭、瑞典為代表的國家主要采用這種方式。在這種方案中,廢棄核燃料會先在反應(yīng)堆冷卻池中冷卻一段時間,然后轉(zhuǎn)移到臨時存儲廠,在至少存放50年后,經(jīng)過固化、封裝等處理過程,最后進行地質(zhì)深埋。一旦封裝好的廢料桶被固定住,一層層的巖石和黏土就會將它們密封在適當?shù)奈恢谩_@種處理方式可以固定放射性元素并將它們與大氣隔絕。