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核能虽强大,核废料却令人头疼,科学家:核废料储存设施腐蚀太快

日期:2020-02-06    来源:寰宇科学

国际电力网

2020
02/06
11:28
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关键词: 核能发电 核废料 核废料储存设施

   自从1945年人类正式进入核时代以来,小小的原子核就像一个被打开的力量无比强大的魔盒,人们千方百计地利用它的能量,来建造能源源不断提供电能的核电站、能全球环行的核动力舰船甚至能毁天灭地的武器。
  但人们在享受大自然的恩赐的同时,也必须承担着保护大自然的责任,我们不得不面对一个非常棘手的问题——核废料的处理。
  这些核物质在核反应堆中燃烧后剩下的灰烬,其半衰期长达数千年甚至数十万年。也就是说,这些这些核废料在此后的千万年里,仍然具有放射性,仍然会源源不断地对周围环境造成射线危害。为了处理这些核废料,世界各国的做法是把它们深埋在地下深处的防辐射工程屏障中。
  然而,最近有科学家发现,世界各国用于将高浓度核废料储存在地下的容器,其降解速度比以往想象的要快,可能会造成难以预测的潜在生态和健康破坏。
  仅在美国,就有超过9万吨的核废料需要处理,预计在未来几十年内美国的核废料总量将增至约14万吨。在很大程度上,这些废物被储存在35个州80个不同地点的地下防辐射工程屏障中。
  自1982年以来,美国已花费数十亿美元,用于制定长期、安全和有效的存储策略,但目前尚无解决方案。目前,他们正在考虑把内华达州的尤卡山建设成最新的核废料储存点。但是有科学家指出,那里复杂的地质构成可能使核储存设施暴露在地下水系统中,而地下水系统又可能引发化学反应,从而有可能破坏那些装着大量核废料的容器。
  最近发表在《自然》杂志上的一项发现指出,核废料预定的储存方法是,让其与其他材料混合,引发化学反应,形成玻璃或陶瓷。然后,这些放射性碎片被包裹在金属容器中,金属容器被深埋在一个孤立的地下储存库中。
  在研究实验中,俄亥俄州立大学的研究人员将这些核废料与其他材料混合形成的玻璃或陶瓷,放在类似于尤卡山的环境中长达30天。他们观察到,储存设施暴露在水中时,那些玻璃和陶瓷就会与其不锈钢容器相互作用,加速容器的腐蚀,有的时候甚至会使其外壳开裂。
  这项研究的主要作者、俄亥俄州核废料形态与容器性能与设计中心副主任郭晓磊(Xiaolei Guo)在一份声明中说:“这表明,目前的模型可能不足以保证这些废料的安全储存。我们需要开发一种储存核废料的新模式。”
  在本次研究中,研究人员主要关注核武器生产过程中产生的高放射性核废物,其中一些核物质的半衰期为30年,而另一些核物质,如钚,则可能长达数千年。研究人员指出,处理核废料是一个“复杂的问题”,必须考虑各种化学和环境相互作用,特别是在寻找永久性储存地点方面。
  “虽然一项研究不能回答所有问题,但这项工作为更多的研究铺平了道路,这些研究可以提高预测模型的准确性,”研究作者总结说,最有效的方法是将水从储存系统中分离出来,由于长期的天气变化,储存系统可能会证明具有挑战性。
  恩格斯说过:“我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。”核能的发现对我们来说,无疑就是我们人类对自然界的一次胜利,但是自然界给我们留下棘手的核废料处理问题或许就是胜利的代价吧。
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