核電站用完的核廢料最後都去哪了?會威脅人類安全嗎?
核能作為一種高效清潔的能源,在人們生活中佔據了一席重要的地位。所有規模化應用的核電站,全都是通過重核裂變的鏈式反應來提供能量的,其中壓水反應堆核電站佔了核電站的六成以上,發電原理非常簡單:依靠核反應釋放大量的能量,將核能轉變成水的熱能,再通過二迴路的水變成飽和水蒸氣,水蒸氣通過汽輪機將熱能轉變成機械能,最後機械能帶動發電機,將電力傳送到千家萬戶。整個過程可以說是安全無害的,但是相信不少人有疑問,核反應堆中的核廢料用完最後到哪裡去了呢?會影響人們的安全嗎?
核廢料的主要成分是鈾238和釷232包括反應中未燒完和生成的易裂變元素,鈈239和鎿、鎇、鋦等超鈾元素,人體接觸這些放射性元素超過正常的輻射劑量,電離輻射將會破壞人體細胞中DNA的雙螺旋結構,使鹼基丟失損壞。如果接受輻射劑量不大,那麼細胞自身具有修復機制;但如果輻射量非常大,將會直接使蛋白質變性,染色體畸變,甚至使DNA複製所需要的解旋酶和聚合酶變性,那麼正常的體細胞將無法複製,細胞只會老化而無法新生,皮膚將會產生不可逆轉的潰爛,所以接受大劑量輻射的人都需要截肢,可謂是相當可怕了!那麼下面來看看全球處理核廢料的幾種方法吧!
化學反應無法縮減核廢料的放射周期,因此中高放射性核廢料的處理以地質掩埋為主,為了降低放射性核廢料隨地下水擴散,中國選址主要是西北部一些氣候乾旱,人煙稀少,降雨量少的地區,例如甘肅北山核廢料處置庫。核廢料首先會混入玻璃材料,然後裝入可屏蔽輻射的圓柱形金屬桶中,轉為一種長期穩定並且不會降解的固體,這樣就不會因為降解時產生熱量而將金屬桶漲破導致核泄漏。
核廢料的外筒需要用油漆刷成醒目的黃色,標註上警示語,目的是為了告訴在幾萬年以後的人類,遠離這些物品,然後再掩埋到地底500米到1000米的深度。這種方法適用於國土面積較大的國家,也是目前最安全的方法。這些中高放射性的核廢料處理原則就是要保證10萬年安然無恙,等到10萬年以後,核廢料中的放射性元素都已經衰變成不具有放射性的物質,或者是放射性非常低的物質,就可以保證安全。
對於一些低放射性的核廢料,部分國家選擇將它們永久沉入4000米以下的深海底部,海床底部的土質厚實容易吸收放射性物質,製作方法當然也和中高放射性核廢料的方法一樣,都是採用罐裝的形式。原則上是至少檢測300年的時間,下圖中的紅點就是國際指定的核廢料海洋投放點。
「土葬」和「海葬」是最主要的兩種核廢料處理方式,除了這兩種方式,有科學家提出將中高放射性核廢料運往月球,將月球作為安置點或者將核廢料送入太陽中,這樣就不會對人類造成威脅。但有一個問題,火箭如果發射失敗爆炸了,至少上億人將受到牽連,這個方法顯然行不通。
另一種提議是利用冰凍法將核廢料封鎖在熔點較高的金屬容器內部,再將金屬容器放置在兩極,由於核廢料會釋放大量的熱量,冰面會逐漸融化,裝有核廢料的容器便會沉入冰底,由於氣溫原因,冰面又會重新凍結,這樣核廢料就會一直被封鎖在冰底,與世隔絕。但考慮到冰川移動的問題,核廢料可能會飄離兩極,還是有很大的風險。
核廢料的處理在國際上一直是個大難題,從開始選址到地質掩埋,每個國家平均至少需要花費40年的時間,地球的土地資源畢竟有限,處理核廢料對選址要求也高,在未來20年內全球可能面臨土地資源告急的情況。
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