关于核循环的科普知识

作者: 矩阵良

来源: 矩阵良新浪博文

发布日期: 2016-08-12 09:07:32

本文详细介绍了核循环的概念、工作原理及其在核能清洁利用中的关键作用。文章还讨论了核循环厂的安全管理办法和环评监管,以及核废料的分类和处理方法,旨在消除公众对核循环厂可能带来的环境污染和安全风险的误解。

关于核循环,99%的人都不知道这些知识!核循环厂不会对所在地造成任何“恐怖的”“影响子孙后代的”“不转不是中国人的”污染。同时,它对核能的清洁利用起着至关重要的作用。这个项目合作方也挺靠谱的,是世界上核能利用领域非常厉害的公司。当然,作为一座核设施,它需要有严格的安全管理办法和环评监管。本文将在文末列出一些相关国标供读者参考查阅。

什么是核循环?核循环,指的是核燃料从开采冶炼、在反应堆中反应(换成火电站的话也就是“烧”的过程)到乏燃料的冷却储存、后处理、回收利用以及废物处置的整套过程。以核电站反应堆为过程分界线,开采冶炼的过程被称为核循环前端,核燃料从反应堆里出来后经历的一系列过程则称为后端。

核循环项目=“核废料处理厂”?目前在连云港引起巨大争议与反对的核循环厂,主要负责着核燃料循环后端。

传得沸沸扬扬的“核废料”实际上是“烧过一轮的核燃料”——乏燃料(试想你在公司被各种工作压榨过一轮,你也会觉得“乏”的),在这些乏燃料中,还有大量的裂变物质,而核循环厂的主要目的,就是把这些乏燃料进行再一次的富集处理,再将他们送回核电站继续“发光发热”。这就好像你在被各种工作压榨过一轮以后,公司总是让你好好吃一顿歇一歇,恢复元气了再让你接着干,而不是在榨干了你的生产力后直接把你炒了。

所谓“核废料”就真的只是“废料”吗?——当然不,大约有97%的乏燃料可以回收利用,重新回到核电站反应堆中,是为“循环”;只有大约3%会变成高放射性废物。而高放射性废物这种真正的“废料”,会被送到指定地点填埋。

核循环厂怎么工作?乏燃料后处理的两条路。

上一节说到,乏燃料其实就是“烧”过一轮后火力没有那么猛的核燃料,有点像煤渣之于火电站(当然两者有相当大的不同),核燃料在反应堆里经过辐照产生了大量的裂变产物,因而放射性非常强。从核电站里出来的乏燃料的大致组成是:95%的铀,1%的钚和4%的FP(裂变产物)。

一般而言,这些乏燃料会首先在反应堆旁的冷却水池中待上五到十年,等那些放射性最强的、最不稳定的和放射性最短的元素都衰变完了以后,才会进行下一步的后处理。

核循环厂运行中的安全问题主要有两个:核临界安全和核废物管理。核临界安全是核设施独有的一种安全因素,这一安全因素来源于链式反应。在核武器里,这种链式反应是不加控制的,被轰击的原子以几何级数增长,于是有了威力巨大的原子弹。

然而在核电站反应堆里就不一样啦。首先,反应堆中铀的丰度只有3%,相比于核武器90%以上的铀,显然是极低的;其次,在核反应堆中,铀-236衰变放出的中子并不会全部都与下一个原子核反应,它们会被吸收掉大半,最后的效果就像是一个原子核只放出一个中子继续与下面的原子核反应,一环扣一环,稳定持续地进行核反应。

核废物管理。

国际上通常把核废物分成三类,并且每一类都有各自对应的处理办法:A类:含有短半衰期和低放射性水平的废物。这一类废物在短时间内就会衰变成为一般的废物,不再具有放射性,这种废物经过常规的物理和化学方法处理后就可以按照正常固体废物的流程排放了。B类:含有长半衰期和中放射性水平的废物。这一类废物的来源主要是后处理过程中,也有些来自反应堆和燃料元件的制造过程。

这类废物需要经过物理和化学方法处理和减容后,用水泥或者沥青固化,然后用带有屏蔽体的不锈钢容器包装,深埋在地质结构非常稳定、有专用工程建筑的的深井中。C类:高放射性水平的废物,这类废物的来源主要就是乏燃料回收利用以后剩下了的那些含裂变产物的废物了。也是耸人听闻的坊间谣言中“让人断子绝孙变成怪物威胁子孙后代生存万恶不赦的核废料”的本体。

这类废物经过物理和化学方法减容处理后,加入玻璃体熔炼使之成为浸出率很低的玻璃体,然后用带屏蔽体的不锈钢容器包装,贮存于地质结构非常稳定,有专用工程建筑的深井中,并且进行连续的监测和随机抽查以保证安全。

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