关于“核废料污染100万年”，你真的要看看这篇文章2015.11导读：从《核电将毁灭中国》一文发布以来，关于核安全的讨论就没停过。如何保障核电的安全运行？核废料怎么处理？退役的核电站怎么办？这些问题能豆君都说不清，但是能豆君的小伙伴们很了解！曾在中广核研究院工作的中科院等离子所博士Mr.Zhang就来给大家讲讲核工业的“达摩克里斯之剑”。为什么要讨论核问题？先讲两组事实：一组数据：截至2014年6月1日，全球在运核电机组共434台，总装机容量374.611GW。目前，全球核电机组已产生约乏燃料，按照当前核电装机规模，每年将产生约乏燃料。截至今年9月末，我国核电装机容量达到24.14GW，跻身世界前五名，在建规模则雄踞全球之首。一组事件：2009年9月，瑞典奥萨马尔在投票中胜出，将于2020年建成世界上第一座永久性核废料存储库。图一与核为邻的小镇2010年3月，奥巴马政府撤销了永久性核废料存储库——尤卡山存储库的许可申请，进行了22年时间的尤卡山计划正式终止，美国国内5万吨核废料无处安放。图二乏燃料填埋场（计划已终止）2011年11月，从法国拉阿格核废料处理厂运往德国核废料暂存地的核废料运载列车，遭到反核组织成员的阻拦。

（当然，当从法国捷克进口的核电顺着电网入境的时候，他们并没有阻拦）图三反对核废料入境的德国人2013年，中国核工业集团和法国阿海珐集团签署中国大型商业后处理-再循环工厂项目意向书，计划在我国建设一座年处理规模达到800吨的乏燃料后处理基地，工程造价预计达到2000亿人民币。随着后福岛核事故时代的到来，世界核工业开始缓慢复苏，中国进入核能快速发展时期，“十三五”末中国核电机组的总数很可能会达到90余台，总装机容量将近90GW，在不久的将来，核废料这柄核工业领域的达摩克利斯之剑势必寒光闪闪。核废料是什么？核废料问题是核能可持续发展的关键制约因素已经毋庸置喙，一座百万kW的压水堆（PWR）核电站，每年卸出乏燃料约25t；其中含有可循环利用的铀约23.75t,钚约200kg,中短寿命的裂变产物(FPs)约；还有次锕系核素（MAs）约20kg，长寿命裂变产物（LLFPs）约30kg。什么是核废料？核废料，是指带有放射性的废料，它不仅产生于核电站中，也产生于核燃料生产加工、医院、同位素生产等领域。核废料的分类：表1核废料成分（*数据来源世界核学会）高放废料，又称乏燃料，主要来源于核电站燃烧后的核燃料。

中低放废料，来源于核电站使用过的废弃退役的仪器设备，核燃料生产加工中产生的废料等。核废料的危害组成等级可以概括为一句话：占3%份额的高放废料贡献了95%的放射性。放射性极强的高放核废料到底是什么？高放废料总量很少，然而危害却很大，我们平常谈之色变的核废料主要也是指这一类。乏燃料之所以危害大，是因为其含有对人体危害极大的高放射性元素。核燃料在堆内经过中子轰击发生核反应后，燃耗深度达到卸料标准的燃料组件从堆内卸除，即为乏燃料。乏燃料中含有含有大量未用完的可增值材料238U或232Th，未烧完的和新生成的易裂变材料Pu239、U235或U233以及核燃料在辐照过程中产生的Np、Am、Cm等超铀元素，以及裂变元素Sr90、Cs137、Tc99等。表2核燃料成分表（*数据来源世界核学会）铀：主要来源于未燃烧的核燃料组分。钚：铀原子吸收中子但没有发生裂变反应而产生；理论上来说，4000克钚原料就可以制造出一个当量相当可观的原子弹。次锕系元素：它们也是由核燃料中的铀原子吸收中子后没有发生裂变反应而产生的新元素，这类元素的特点是放射性强，半衰期长，通常可达到数万年甚至几十万年。裂变产物（Sr90、Cs137、Tc99等）：放射性较强，但是需要达到一定剂量才能对人体造成伤害。

高放核废料都是如何处理的？目前世界主要核工业国家对高放核废料的处理主要分为闭式燃料循环和开式燃料循环（又称一次通过长期处置）两条路线。1、闭式燃料循环：法国、英国、俄罗斯、中国、日本、印度2、开式燃料循环：美国、加拿大、西班牙、瑞典、芬兰开式乏燃料的深地址处理：乏燃料深地质贮藏的钻孔深度一般为地面下3到5千米，由于钻孔的自我封闭，乏燃料的可逆性非常小。美国基于火山凝灰岩选取深埋地点。当前美国约有7万吨乏燃料，贮存在72个商业核电站内。另外每年增加2000～2400吨乏燃料。目前四分之三的乏燃料利用堆内乏燃料水池贮存，其余部分经过乏燃料后处理后通过干法贮存；干法储存技术在美国已趋于成熟。瑞典则基于花岗岩，但该国的放射性废物处置机构设计了一个5厘米厚层的铜盖屏蔽罐，认为其一百万年不会被腐蚀，其周围采用一层厚的膨润土围绕。图四Yucca山乏燃料深埋地以及其结构简图乏燃料的深地质处置，涉及到地球科学、材料、环境、计算与模拟以及工程、测量和监测等各个学科，是一门非常复杂的工程技术。并非像某些人所说的一埋了事，乏燃料埋之前要经过复杂的后处理程序，比如强酸溶解萃取玻璃固化等步骤。闭式燃料循环工艺：日本六所村后处理厂与法国阿格后处理厂的乏燃料处理主要基于普雷克斯（PUREX）工艺。

图五日本六所村后处理厂处理工艺如图五，在分离步骤中有两轮萃取循环，在第一萃取循环中，使用几何安全的脉冲式萃取柱和混合澄清槽进行萃取，这一循环将能分离出大部分裂变产物、铀和钚。开式循环中对乏燃料深埋地地址水文要求极高，存在不确定性和厂址的局限性。而Purex工艺不仅是轻水堆燃料后处理使用的流程，而且正在被开发用于快中子增殖氧化物燃料的后处理，法国日本的后处理厂正在运行，工艺中回收的铀和钚返回到反应堆中循环使用。该流程已成为现代后处理厂唯一实际应用的流程。怎样的处理方式能让核废料存放时间缩短几十倍？除了上部分所谈到的Purex工艺下的闭式燃料循环，上世纪九十年代，欧洲就已经提出了通过先进核能系统实现“乏燃料分离-嬗变（P&T）战略”以达到先进的闭式燃料循环。其主要特点在于在回收利用铀和钚的基础上，进一步将次锕系元素和长寿命裂变产物分离出来，在嬗变装置中进行嬗变。这就是大名鼎鼎的加速器驱动次临界系统（- (ADS)），嬗变处理可以将高放废料的半衰期从几十万年减少至几百年。也就说，原本需要存放几十万年的高放废料，经过处理后，只需存放几百年就可以了。

ADS 由中能强流质子加速器、外源中子产生靶和次临界反应堆构成，是一种高效的核废物嬗变器（或焚烧炉）。ADS 的基本原理如下：由加速器产生的质子束流轰击设在次临界堆中的重金属靶件（如液态Pb 或Pb- Bi 合金），引起散裂反应，再通过核内级联和核外级联产生中子，一个能量为1 GeV 的质子在厚靶上约产生30 个中子，散裂中子靶为次临界堆提供外源中子。图六ADS 系统处理流程图图七ADS 系统处理流程形象化图由于ADS 系统的能谱很硬，几乎所有长寿命的锕系核素在ADS 系统中都成为可裂变的资源，因此ADS 系统中锕系核素的中子经济性明显好于其他所有已知的临界堆。同时ADS 具有良好的安全性，ADS 燃料中对MAs 的装载量没有严格的限制。综上在所有已知的嬗变系统中，ADS 是最理想的核废物焚烧炉。世界各国研究现状： 1、美国在DOE 领导下，美国于1999 年制订了加速器嬗变核废料工艺的路线图，称ATW 计划。从2001 财政年度开始，正式实施先进加速器技术应用的AAA 计划。在AAA 计划内全面开展ADS 相关的研究工作。现在，ADS 研究是美国先进核燃料循环系统AFCI 的有机组成部分。

或许这也正是为什么美国有底气终止Yucca 山乏燃料填埋计划的原因。 2、欧盟自上世纪九十年代初起，欧盟各国依靠现有科学装置开展ADS 研究。其中比较突出的是利用法国的大型快中子零功率实验装置开展ADS 中子学研究的MUSE计划、利用瑞士PSI 的强流质子加速器开展MW 级液态Pb-Bi 冷却的散裂靶研究的 计划，利用法国凤凰快中子反应堆开展含MA 或LLFP 的燃料元件在中子辐照条件下行为研究等。 3、俄罗斯俄罗斯ADS 开发工作是从上世纪九十年代同美国的合作开始的。1998 年俄联邦原子能工业部决定启动ADS 开发计划。目前主要以理论实验物理研究所（ITEP）和物理与动力工程研究所（IPPE）为代表，有10 多个单位参加研发。 4、日本日本从1988 年10 月就启动了最终处置核废料的长期研究与发展计划，称为OMEG A 计划。此计划由日本原子能研究所（JAERI）、日本燃料循环发展研究所（JNC 前身称为PNC）和中央电力工业研究所（）执行，而OMEG A 目前的研究工作集中在ADS 的开发研究上。 5、中国自1996 年启动ADS 研究，1999 年科技部“973”立项为期五年的基础性研究，此期间的研究工作主要集中在中国核工业集团和中科院。

2011 年中国科学院启动了“创新2020 ”战略性先导科技专项“先进核裂变能——ADS 嬗变系统”， 计划投入数十亿人民币开展核废料嬗变处理的研究。乏燃料后处理在核裂变发电技术发展的初期到现在来说，一直是大量所谓的绿色环保人士攻击核电的主要落脚点。然而，从目前的技术和中期规划理性来看，乏燃料无论是通过目前通用的闭式燃料循环技术还是通过不久未来的ADS 系统，都不是像某些人所说的将会在地球上存放几十万年，越来越多，毁灭中国毁灭美国毁灭地球等等。（来源：微信公众号“无所不能” 作者：张恒，系中国科大和中科院联合培养在读博士生，核工程专业，主攻计算机控制方向 ，此前曾就职于中广核研究院）书是我们时代的生命——别林斯基书籍是巨大的力量——列宁书是人类进步的阶梯———高尔基书籍是人类知识的总统——莎士比亚书籍是人类思想的宝库——乌申斯基书籍——举世之宝——梭罗好的书籍是最贵重的珍宝——别林斯基书是唯一不死的东西——丘特书籍使人们成为宇宙的主人——巴甫连柯书中横卧着整个过去的灵魂——卡莱尔人的影响短暂而微弱，书的影响则广泛而深远——普希金人离开了书，如同离开空气一样不能生活——科洛廖夫书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉 ——库法耶夫书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者———史美尔斯书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种养料———雨果

核废料为什么不丢到火山 芬兰地下核废料处置库

地下核废料处置库“”

这是一片静谧的土地。柔软的雪地和松树林包裹着这里，一头棕色的小牛正甩着尾巴悠闲地踏雪而过。在这座距离芬兰首都赫尔辛基不远的小岛上，就连时间都变得慢了下来。

只有当站在一扇巨大的红色闸门前，你才会意识到，看上去平静的海岛其实隐藏着巨大的秘密。闸门背后是长达5000米的隧道，深入地底500米处。

这个名叫的地方其实是一个巨型填埋场，但它埋葬的并不是普通的垃圾，而是来自芬兰各个反应堆的充满放射性元素的燃料棒，它们曾经供应着一个国家不竭的电力。会小心翼翼地封存这些核废料，并保证，封存日期将达到：10万年。

早在上个世纪，有关的工程就已经开始了，但直到今天还远未完结。人们预计，这项工程将在22世纪全部结束，那将远远超过我们的死亡时刻。

核能成为人类新宠的时间并不算长。1957年，英国建设第一座核电厂，戴着黑边软呢帽的女王面带笑容地出席动工仪式，“各位列席在历史的瞬间，未来将是我们无法想象的”。未来比想象中要糟，核电厂每天产出巨量的核废料，任何不谨慎的处理都可能引起灾难。

“我们不能让核废料凭空消失，也无法让它变得无害。”的副总工程师说，他们曾经设想用火箭将核废料运往外太空，并让它们在那里消失。可是，“谁又能保证火箭在运送过程中不会爆炸，废料不会泄漏呢？”

依靠各种高科技的方案先后因安全性无法保障而作废。最终，他们建造了一座“隐匿之所”。

被密封起来的核废料从芬兰的各个角落运往这里。然后，被用最精密的工序再次封存在白色圆桶中，沉入地底500米的水池，水也为辐射创造了遮蔽。

在理想方案里，装着核废料的密封桶会一点点占领这巨大的洞穴。此地特有的麻岩层成为的外壳，“它的年龄已经有18亿年之久了，是一种可靠的介质，至少在未来10万年相当可靠。地上的情况总是时刻变化，可是在岩石内部，时间却走得相当慢。”的高级公关经理提莫说。

直到2100年，堆填区会全部被填满，最后，混凝土封死洞口。工作人员笑称，这里就像是一颗茧，或者像个俄罗斯套娃，一层保护物失效了，还会有无数层保护物包裹在外面。

看上去，方案万无一失。可关键问题出现了，谁能够保证几千年、几万年后，没有好奇的未来人挖开这个潘多拉的盒子？

“我们必须想象，未来人不是多么高科技，但也同样不是多么石器时代。他们可能掌握了挖掘的技术，但却没有掌握检测核废料的技术”。

一些人认为，可以干脆就设立一个“禁止挖掘”的标志。

分析师详细地描绘了石碑的方案：石碑正面，将用不同的联合国官方语言刻上警告，告诉闯入者“这里有危险，别靠近，也别打扰这个地方”；在石碑的背面，将是更详细的文字说明。再往近走，还会有一座小型的石刻图书馆。考虑到10万年后，今天的文字可能已经无法被未来人读懂，所以还将刻上骷髅、核辐射等意味着危险的图示。

除此之外，那里还将刻有一幅图画，画中大地长满尖刺，布满石块。这片地狱般的废墟上没有任何生命迹象，除了一个孤独的闯入者。

“我们希望能够传递一种恐惧的感觉，而不是具体信息，希望那种恐惧可以帮我们赶走闯入者。”的科学家说。不过，谁也不敢保证图画就能让人望而却步，“就像金字塔，我们在这个时代也看到了不少来自古代的信息，但是我们花了很长时间才能解读，有些甚至直到今天还弄不明白。”

或许正因如此，内部出现了两派意见。一些人想用文字和图画警示后人；另一些人则认为，干脆就让被遗忘，因为正好挖到核废料密封桶的机会实在微乎其微。

必须得被忘记的还不只这里。是全球第一座核废料永久储藏厂址，但当100年后真正关闭时，它也仅仅能装下一小部分核废料。按照如今世界每天产生核废料的速度，人类必须再建造很多座，避开火山和地震带，藏匿于地表之下。

但想要被遗忘，或许比想要被记住还要难许多。当的科学家们被一位纪录片导演问及，有什么话想要对未来人说时，他们只是反复地强调：“千万不要走近，这里很危险，尽快回到地面去。未来人，祝你好运！”

中国青年报 赵涵漠