核废料的处理

核废料的处理及相关研究

【作者】汪锋 梁越 【摘要】：核废料作为一种新兴的污染源，越来越受到国际社会的重视。目前处理核废料的方式有很多，本文将带领大家一起了解目前在世界上通用处理方法的利与弊，以及向大家介绍几种可行的但仍在实验的方法 【关键词】：核废料 核废料的处理、生物复育法 在世界能源告急的今天，核能已然成为世界新型能源的代表，但核能的大量使用后会产生一种领世界科学家都头疼的东西---核废料，本文将从核废料的一些基本概论，目前世界各国处理核废料的方式向大家深入讲解有关核废料的种种

一、核废料简介

1、核废料的概念：核废料是核物质在核反应堆内燃烧后余留下来的核灰烬，具有极强烈的放射性，而且其半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年。也就是说在几十万年后，这些核废料还能危害人类。 2、核废料的特征：

①放射性。核废料的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。

②射线危害。核废料放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。 ③热能释放。核废料中放射性核素通过衰变放出能量，当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致核废料的温度不断上升，甚至使溶液自行沸腾，固体自行熔融[2]. 3、核废料的管理原则

①尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用。 ②对已产生的核废料分类收集，分别贮存和处理。 ③尽量减少容积以节约运输、贮存和处理的费用。 ④向环境稀释排放时，必须严格遵守有关法规。

⑤以稳定的固化体形式贮存，以减少放射性核素迁移扩散[2]。

二、核废料的处理

1.送入太空.面对核废料日益对人们带来的危害，科学家想出了将核废料送入太空的方法。其基本理论是核废料如果在太阳系游荡或向太阳坠落，便很难对地球上的环境造成破坏[1]。然而，如何将核废料送入太空还是一个难题。因为，使用火箭承载这种方式有时会遭遇发射的失败事故，一旦发射火箭失败，其所承载的核废料将对地球进行毁灭性打击。 2.深度钻孔.深度钻孔需要将作废的核燃料棒包裹在密封的钢结构中，而后埋入地下数英里深的地方。其优势是可以在核反应堆就近地区进行钻孔，缩短高放核废料在处理前的运输距离[1]。但目前对于这个方法的一大担心就是将核废料埋入地下会不会对地下水造成污染，一旦造成污染对人类也是一种毁灭性打击。我们都知道地下水作为人类的一大饮水资源，一旦被污染，人类将进入缺淡水时代

3.海床下储存.海洋中大部分区域——海床都是由厚重的粘土构成，最适合吸收放射性衰变产物。然而，海床下储存需要在水下钻孔，有\墨西哥湾\漏油事故这一前车之鉴，貌似这种解决方案还要经受长时间的考验才能付诸实施。此外，在海洋内处理核废料的做法需要先修改国际协议。

4.埋入潜没区 .将核废料埋入潜没区(潜没是指一个地板块受力下降到另一板块之下的过程)可以让作废的核燃料棒沿着地球构造板块的\传送带\移动并最终进入地幔层[1]。然而，埋入潜没区这种处理方式也违背了一些国际条约，得不到众多国际社会的认可。 5.冰冻处理.核废料的温度一般很高，将其装入钨球中投放到较为稳定的冰原上，钨球会随着周围冰的融化向下移动，上方的融冰则又再次凝固[5]。不过，冰原会发生移动，导致放射性物质会像冰山一样在海洋中漂浮。甚至会造成海平面上升的危险。

6.封入合成岩。将核废料埋入地下需要考虑如何防止核废料污染周围的土壤和水。合成岩可以吸收清水反应堆和钚核裂变产生的特定废物。它们是一种陶瓷制品，能够将核废料封入晶格内，用以模拟在地质构造上较为稳定的矿石[5]。

7.使用液压笼 .一旦渗入地下水，地下核废料储存设施将变得尤为危险。如果在核废料周围建造一个类似三维深沟的水笼，地下水便不会渗入放射性物质。未来的核废料处理装置应该做到防泄漏，而液压笼的作用则是防止地下水污染的情况发生[1]。

三、目前还在试验的方法

（一）螯合法。其设计思路是：将离子交换体和螯合剂分别涂在粒径为50微米的二氧化硅微粒表面。然后将二氧化硅微粒分别填装在两个不同的圆桶形容器里。核废料经硝酸溶液溶解后，从装有离子交换体容器的顶端流向底部，其中的钚和铀就被离子交换体所吸附；所剩溶液再流入装有螯合剂的容器，镅等衰变期长的放射性物质被螯合剂所吸附，与溶液分离。附着在吸附剂上的钚和铀还可以回收再利用[6]。利用该法处理可以将核废料变为对人们有用的材料。比利时原子能研究中心进行实验表明该技术可以极大的提高核废料的处理效率，提高核废料的利用率。

（二）生物复育法处理核废料。2005年德国科学家在核反应堆中发现能够在核废料中生存的细菌---球形芽孢菌他们能够积聚放射性强的元素。从那以后，德国科学家便开始研究使用生物复育的方法来作为消除核废料的手段之一。生物复育法是一种利用微生物使被污染过的环境恢复原状的过程。德国科学家将位于德国东南部的一个核废料场作为示范点，在该废料场储积了球形芽孢菌的菌种，结果发现该核废料场中的放射性元素含量大幅度减少。进一步研究发现，球形芽孢菌的菌种具有水晶表层，该表层付给在细胞的表面，能够聚集大量的有毒金属，比如铀、铅、铜、铝、镉等。而像铀等金属又是核废料中所大量存在的，故此起到了处理的作用[6][3]。在此法的基础上科学家进一步想到能否通过人工合成水晶表层的方法使生物复育法更加实用。目前仍在实验中。

目前世界各国所用的核废料处理方法虽有效的对核废料进行了处理，但仍存在很大的安全问题。对环境也是一个很大的考验。我相信世界人民对核废料处理的研究不会停止，我坚信在不久的将来会有更多更好的处理方法出现在我们眼前。这需要我们所有人的共同努力。 【参考文献】

1、美国《大众科学》杂志

2、袁涛，王晓宇.核废物处理途径的探讨[J].科学技术与工程，2004,10：861-867 3、李虎.核废物的处理途径探讨[J].黑龙江科技信息.2012;17:73-74

4、郝卿，刘长良，杜子冰.核废料的技管理策略[J].科技信息，2012,32:159-160 5、任冠航.处理核废料的常用方法[J].华电技术，2009,12:72-72+80 6、百度文库

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