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核废料如何处置成热点话题

日期:2020-12-04    来源:嘿嘿能源heypower

国际电力网

2020
12/04
11:56
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关键词: 核废料 核电站 核能发电量

居住在卡尔斯巴德南部小镇Loving的第三代农民Teresa Ogden说。“我们不知道长期的影响。我觉得我们在这里就像是天竺鼠。”

不仅仅是本地人。核工业顾问艾萨克斯正在帮助圣奥诺弗雷找出如何处理其核废料,他担心这些临时场地将成为永久性的,“人们会放弃建造最终储存库所需的动力,而储存地点将永远存在。”

人们也为新墨西哥州自己的核工业历史而伤痕累累。1945年,该州曾进行过第一颗原子弹的试验,据认为,这颗原子弹在距离试验场顺风方向的整个盆地范围内引发了许多癌症和其他健康问题。

“新墨西哥州已经支付了它的会费,”吉恩·哈博说,他在卡尔斯巴德住了30年。“我们不欠核工业任何东西。”

如果我们不需要创建新的存储库呢?相反,如果拓展核材料指定地点能够更安全地储存核材料呢?这是环境保护主义者伊丽莎白·穆勒在2015年开始思考的问题之一。但当她问专家如何处理核废料时,她立即得到了回绝:“业内人士表示,对核废料的新想法没有兴趣。但是,她补充道,“仅仅因为核废料中从未发生过任何事情,并不意味着你应该把它当作‘什么都不会发生’而不予理睬。”

作为这一领域的相对新人,穆勒和她的父亲(物理学家和改革后的气候变化怀疑论者)听到政策顾问和工程师们谈论石油和天然气工业在地球深处钻的钻孔如何也可以用于储存。2016年,穆勒夫妇在加州伯克利成立了一家私人公司Deep Isolation,探索将其用于核材料。

他们的方法是钻直径18英寸、深度在1000到3000米之间的孔,然后侧钻,以创造一个地方来掩埋专门设计的耐腐蚀钢瓶,储存乏燃料组件。每一个碳罐都比核燃料棒总成大一点,更像是一只手套套在乏燃料上,而不是在圣奥诺弗尔的巨大的桶,它们被排成两三个链条从洞里飞下来。

穆勒说,这种方法的一个好处是,同样的技术可以同时用于临时和永久储存。2019年1月,深度隔离证明,如果能源部设法在稍后某个时候在其他地方建立一个永久性的储存库,并希望将材料转移到那里,那么这些毒气罐不仅可以被送到地下,而且可以被取回。

尽管该公司进行了原理验证实验,但其他人对深度隔离的方法是否一定安全表示怀疑。斯坦福大学研究核废料掩埋的地球化学家林赛?克莱尔担心公司的碳罐埋得不够深,无法防止核废料泄漏到生物圈中。此外,狭窄的钻孔只能容纳薄罐,这可能不足以保证长期安全。

克莱尔说:“我们没有理由期望钻孔处理乏燃料能够节省成本。”“相反,它代表了一种技术风险,有很大的失败机会,这将导致处置成本的增加和公共安全的降低。”

但是,深度隔离的应用科学主管约翰格里米希表示,他们选择的埋藏之地将具有理想的地质条件,能够长期储存,远离地下水来源。穆勒和她的同事们计算出的理想地点的最高辐射剂量比一个人每年从地球背景辐射中获得的平均辐射剂量低1万倍。

考虑到已经有大量的垃圾存在,一些人认为,简单地减少垃圾的产生会更有责任感。一种选择是重新利用废物。在法国,核废料自20世纪40年代工业诞生以来就一直在进行再处理。自1976年以来,核能和可再生能源集团奥拉诺已处理了超过3.6万公吨的废燃料,这些燃料占法国核能发电量的10%。奥拉诺的工厂每年回收约1100公吨。

回收核燃料的过程需要数年时间。乏燃料棒从核反应堆中取出,放在一个储存池中冷却两年。当燃料棒温度达到570°F左右时,燃料棒被装进钢罐,送到位于法国最西北点的拉黑格镇的奥拉诺工厂。在棒冷却到80°F以下后,将其切成小块,然后放入硝酸中溶解。然后,可回收的材料——铀和钚的混合物——从乏燃料中的其他裂变产物中分离出来并得到净化。最后,它被重新混合以产生新的燃料。

美国已经开发了自己批准的后处理技术,但在2007年,美国核管理委员会颁布法令,如果没有能源部的投资,这项技术的成本将太高,而这项投资尚未实现。

取而代之的是,人们对开发产生更少废物的新型核反应堆越来越感兴趣。

目前大多数核电站使用的是第二代或第三代反应堆,一旦燃料的原子发生分裂,它们就用水来冷却燃料。第四代反应堆使用更重的冷却剂,如钠或熔盐,这在技术上具有挑战性,但可以产生更高水平的发电,同时熔毁的风险更低。建造钠冷却系统的公司之一Terrapower制造的反应堆也可以用乏铀或贫铀运行。

Terrapower的首席执行官克里斯·列夫斯基表示,对铀进行再加工可以大大减少浪费。但这并不能完全阻止废物的产生。列夫斯基和其他人担心核废料可能被截获并用于协助核武器的扩散和发展。

列夫斯基在核工业的长期职业生涯中,处理废物一直是让人们接受核能和反应堆自身安全一样重要的问题。“人们真的希望找到解决气候变化问题的办法。核电站里没有烟囱,”他说。“但他们想知道一些解决浪费的办法。如果我们要部署更多的核能,这个浪费问题是一个让人们满意的大问题。”

核废料的未来跨越数千年,但核电站现在正在退役。在最终的安息地确定之前,像Holtec设施或Deep Isolation的拟议钻孔这样的临时储存库是收集废物的有吸引力的选择。另一种选择是把它放在地上,在那里发生事故可能会造成更直接的后果。

不过,丹·赫希认为,这个难题是一个“基本的伦理问题”,“把垃圾倾倒在德克萨斯州或新墨西哥州的少数民族社区是不合适的,”他说。更重要的是,通过铁路把废料运到二叠纪可能需要通过美国最大印第安族群-纳瓦霍县,该县在2012年的《放射性物质运输法》中禁止了这种运输。

“这一代人建造了核电站,”汤姆·艾萨克斯说。“我们从没有碳排放的电力中受益匪浅。我们有责任解决这个问题。”

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