昨天核電行業(yè)其實雙喜臨門：華能高溫氣冷堆臨界在朋友圈刷屏，另外一條“重大突破”新聞則上了人民日報微信頭條。臨界話題感興趣的可以戳(不單獨寫科普貼了)：只要會開車，你就能明白啥是核電站首次臨界今天咱們重點聊聊 這個重大突破的故事：
簡單拆分下新聞的關鍵詞，其實就三個方向
那么咱們就跟著關鍵詞，依次來聊下
核廢料篇?
什么是核廢料
70多年前，核能事業(yè)的先驅費米預言，如果核工業(yè)發(fā)展過程中，放射性廢物處置依然處于從屬地位，拖到今天一定會成為一道難以跨越的坎。
與其他工業(yè)一樣，核工業(yè)的生產(chǎn)、研究以及核技術應用會產(chǎn)生廢物，也就是“核廢物”，或稱為“放射性廢物”。簡單來說，就是現(xiàn)階段無法繼續(xù)提供價值但還具有放射性危害的材料。(保不齊將來可以變廢為寶，所以是現(xiàn)階段)
按照物理形態(tài)，放射性廢物可分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)放射性廢物，俗稱為放射性“三廢”;按照放射性水平，可分為低、中、高水平放射性廢物，又簡稱為低放、中放和高放廢物。
圖解出處：鳳凰資訊
核廢料如何處理
核廢料其實有一個很重要的前提：就是無法通過物理、化學和生物的方式消除放射性，消除放射性的唯一辦法，只能通過自然衰變，就是時間，沒錯就是等…
核廢料處理確實是一個頭疼的事情
首先因為他不純。廢料其中有各種各樣的元素，有各種各樣的半衰期，所以同樣對待就會浪費資源。但是如果想要分離各個同位素，對化學手段要求極高。
其次因為他放射性劑量很強。雖然廢料已經(jīng)無法再反應堆里提供能量了，但是他的放射性依然很強，大量的放射性粒子，使得對他的操作變得很艱難。如果需要移動，除非全機械化一。一旦需要人類靠近，就需要很重的隔離保護。轉移，運輸都成問題。
最后它很難稀釋，需要的水是個天文數(shù)字。
所以，面對這個幾乎沒有太多可能性的選擇，我們能做的也很有限，其實和垃圾分類很類似
1.先把有用的篩選出來
2.然后把確定不要的分個類
3.最后根據(jù)分類不同，采取不同的處置方式
所以核廢料的處置方式大都是這一段話：
先將其中還有利用價值的元素回收，繼續(xù)制造燃料或者其他用途。(后處理)
再將其中長半衰期和短半衰期的元素分開。對于短半衰期的元素，只需要耐心等待讓他自然衰減，就會變成沒有放射性的廢料，就可以和其他化學廢料一起處理。(中低放廢物處理)
對于無法繼續(xù)利用，半衰期又很長的元素，就只能將其儲存。(高放廢物處理)
一座100萬千瓦的壓水堆(PWR)電站，每年卸出乏燃料約25t;其中含有可循環(huán)利用的鈾約23.75t, 钚約200kg，中短壽命的裂變產(chǎn)物(FPs)約1000kg;還有次錒系核素約20kg，長壽命裂變產(chǎn)物約30kg。
乏燃料后處理之后絕大部分钚和鈾作為燃料會被回收，部分后處理廠也回收镎。
最頭疼的高放怎么處理
其實高放廢物難點不在于高，而在于一直高(半衰期長)。
你放射性再高，如果半衰期短，過兩天就沒事了，但是架不住有那種天長地久型的。
比較有名的是锝。就是在醫(yī)學廣泛使用的顯影手段，利用的就是Tc-99m，可以定位癌細胞，進行醫(yī)學研究等等。Tc-99也是核反應堆廢料的主要成分，而它老人家的半衰期是…. 211,000年。
所以考慮到20萬年后人類還是不是這一茬都不好說，這除了穩(wěn)定性以外，你還得設計一套跨文明的標識系統(tǒng)，方便后來者能看懂。(你還真別覺得是玩笑，這真是課堂上的一道題目)
所以大家一般不說處理，而是處置，也是這個原因。就像是開會討論碰到一個大家都解決不了的問題，領導一般都會說：先放一放。
最開始高放處置其實不是一個很難的問題，因為會排放到海里，對，就像日本選擇的方式一樣。
放射性廢物桶海洋傾廢作業(yè)
后來國際上有了《防止傾倒廢物及其他物質(zhì)污染海洋的公約》通常簡稱“1972年倫敖傾廢公約”或“倫敦公約”，規(guī)定禁止向大洋傾倒放射性廢物。
所以，這條路被堵死了。
在海洋處置實踐受挫后，大家也考慮過很多方案：比如埋在沙漠里，特別特別深，叫深埋地質(zhì)處置;還有海島處置，冰蓋處置，甚至還有發(fā)射去太空。(萬一發(fā)射的時候炸了，我們就廢了，就這個萬一，這個方案就被否了)
當然，也有比較拽的思路，就是之前很火的“太過先進、無法展示”的ADS。
ADS(加速器驅動次臨界潔凈核能系統(tǒng))，使用加速的質(zhì)子流對核廢料的靶核進行轟擊，使之嬗變?yōu)榈头派湫缘钠渌怂兀捎谔^先進，還在研究中。
事實上目前各國普遍都是采取陸地深埋地質(zhì)處置，比如芬蘭和美國的尤卡山。(哥斯拉里面去內(nèi)華達吃空了半個山的那個)
尤卡山地下隧道
建設中的芬蘭高放廢物處置庫
深埋在哪里呢?
處置廠的選址建造和運營，這是一個嚴肅的話題。
以西北某中低放廢物處置場為例，它的設計壽命是300年，它可以接收的只是中低放射性的廢物。
比如醫(yī)院，學校，輻照站產(chǎn)生的放射性廢物，300年后處置場便是朽壞了，這些放廢的放射性也衰變到可豁免的水平。
就是這樣一座只能接受低中放水平的處置場，它也是數(shù)百專業(yè)人員精心工作得來的結果。
它的地質(zhì)條件，地震條件，洪水周期，建筑結構，腐蝕條件，防護條件，安保設施等，無一不是經(jīng)過多次論證才確定的，只是為了保證它能經(jīng)受300年考驗不出事，在300年內(nèi)經(jīng)受得住一切風雷地震恐怖分子襲擊。
高放廢物的處置的要求比它更嚴苛，要求1萬年內(nèi)(工程設施1000年左右，地質(zhì)屏蔽10000年左右)玻璃或陶瓷固化體中的放射性物質(zhì)不會大量進入環(huán)境，尤其是地下水。
放射性高且半衰期很長的廢物，對處置的要求也越高。莫說設計建造了，就是選址，放眼全國，滿足高放深地處置巖層條件的地方都沒幾個。
我國目前唯一在建的高放處置場，北山，預計2050年投運。
其實想想看，這么處置高放有兩個基本前提
1.先保證目能所及的時間段內(nèi)，我們可以保證安全。
2.相信科學會進步，我們的子孫(或者下一個物種)有比我們更加先進的技術去解決這些問題，先埋起來吧”
為何高放廢液要玻璃固化
衰變的過程，是會發(fā)熱的，一直發(fā)熱肯定會有問題，比如融堆。這也是為啥核事故后，都要不停灌水冷卻。(不然福島哪里來的那么多核廢水)
對于數(shù)千年的長半衰期裂變產(chǎn)物核素，可靠排除衰變發(fā)熱并長時間儲存不至于泄漏，是非常重要的。而玻璃固化，就是非常推薦的一種方式。
同時，對于高放廢液這種液態(tài)形式，不進行固化會更加麻煩：
一來后處理廢液中大部分是硝酸鹽，強放射性會產(chǎn)生氫氣有爆炸可能;
二來后處理廢液多是酸性，腐蝕性嚴重;
三來發(fā)熱量大，液體散熱不良會沸騰，并且由于可裂變物質(zhì)的濃縮可能會臨界。
所以大部分后處理場會將高放射性廢液和固體廢物固結在玻璃體中。
雖然我們暫時解決不了高放廢物的問題，但是通過玻璃固化這樣的方式，確保提高在放置過程中的安全性，其實也是很有必要的。
飯要一口一口吃，問題要一步一步解決。
四川廣元821廠
最開始中國的核反應堆是軍用的，沒錯，就是為了生產(chǎn)原子彈需要的钚。
中國第一個軍用原子反應堆及后處理工程是1950年代蘇聯(lián)援建的甘肅404廠。
中蘇關系緊張后，中央認為404廠的安全性成疑(蘇聯(lián)部隊在外蒙10分鐘就可以到404，而且蘇聯(lián)確實揚言要摧毀404)，因此，在三線地區(qū)另建設一套隱蔽而不會受破壞的軍用原子反應堆及后處理工程，就成了當務之急。
涪陵816地下核工程，為當時中國準備建造的第二個軍用原子反應堆及后處理工程。
由于816建在山洞里，鑿洞工程量太大，難度也很大，導致816工期太長，而404又很危險，中央要求搶建821。
1969年5月30日,周恩來總理簽發(fā)中共中央、中央文革、國務院、中央軍委《關于搶建八二一工程的聯(lián)合通知》，是軍發(fā)(5)357絕密發(fā)電，標題里直接就是“搶”字!
隨后，404廠2465名員工到四川，其中1735人到821工程，家屬隨遷。
當然，隨著821廠的建成，816廠也變成了一個從未啟動過的核軍工反應堆，非常推薦大家前往參觀，不用擔心輻射問題，深入了解一座核電站，順便吃個火鍋。
這是你能正常看到的為數(shù)不多的反應堆
20世紀80年代，面對世界進入和平發(fā)展的新階段，1987年8月，國務院決定821廠“停產(chǎn)軍品，轉產(chǎn)民品”，二次創(chuàng)業(yè)其實和很多老國企一樣，艱難曲折，放下不表。
由于在歷史生產(chǎn)中，產(chǎn)生的核廢料，被存儲在罐體中，等待處置。
這其實也說明沒有高放廢液處置的能力，對于獨立自主的核電大國，是有點尷尬的。
2008年的汶川地震發(fā)生時，其實821廠也在地震波及范圍，萬幸儲罐并沒有受到損壞和泄露，但這個事情為了切實保障核安全，同年，國務院審議通過了《821廠中長期退役治理總體規(guī)劃》。
這也是為什么這個高放處置的項目，示范工程落地在四川廣元的背景原因。一個艱難轉型的老廠因禍得福。 現(xiàn)在的821廠，已經(jīng)建成了國內(nèi)最齊全的放射性廢物處理體系，成為國內(nèi)退役治理領域的“領頭羊”
中德合作背后的故事
這個項目其實在取得重大突破之前，新的深化項目就已經(jīng)在2020年進博會簽約了。
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