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潘多拉魔盒核废料 更新时间：2014-1-24 资讯： 核废料处理：出路在哪里 国外处理核废料的方法 核废料深埋真的安全么 让核电站拜托核废料困扰 核废料怎样处理才安全 图解德国核废料地下盐矿 问答： 核废料都分为哪几类？如何处理？ 核废料可分为低放射性废料与高放射性废料两种，低放射性核废料是指医院 、工厂、研究机构以及核电厂等产生包含放射性物质的废弃物，高放射 性核废料则主要来自使用过的核燃料。 低放射性核废料在处理起来较为简单，主要是经过焚化压缩固化后，装进大 型金属罐，以便在浅地层中掩埋。目前，国际上处理高放射性核废料的 方式主要有“再处理”和“直接处置”两种选择。“再处理”主要是从 核废料中回收可进行再利用的核原料，包括提取可制造核武器的钚等。 “直接处置”则是指将高放射性废料进行“地下埋藏”，一般经过冷却 、干式储存、最终处置三个阶段。 如果以幅射量来区分的话，核废料可分为高幅射性和低幅射性的废料。高幅 射性料可以经过化学再处理来提炼钸和铀，做其他工业用途。而低幅射 性废料，在体积数量来讲，是占所有核废料的大多数，也是一般大众所 关心的。处理低幅射性废料的基本原则，就是利用人工建筑或天然地层 做屏障将它深埋在深地层中，使它与人类永远隔绝。找一个地层 稳定的 地区，以地质科学方法来分析，而确定核废料能安全的留在深地层中， 一直到千年或万年之久。寻找适当的地点及设计储存方法一直是科学家 们所面对的一个 大问题。理论上解决这个问题是可行的，但是要实际执 行起来则是问题多多。 美国是如何处理核废料的？ 核能工业在美国自50代兴起，一直到70年代，核电厂都是将废料先储存数个 月，再做处理以提炼其他幅射性材料，但是储存空间终究有限而且最终 的低幅性废料也没有统一的处理政策。 在1980通过的低幅射性废料的策 法案中（Low-Level Radioactive Waste Policy Act）规定低幅射性废料由各州 自行处理，也就州政府可以允许核废料屯积所的成立，同时经国会通过 后，州的核废料屯积所在1993年以后，可以拒绝接受外 州的核废料。目 前美国国会已允许了九个此类的核废料屯积所，但只有在华盛顿州（ Washington）和南卡罗来纳州（South Carolina）的两个屯积所正式营业。 在华盛顿州的屯积所，只接收美国西北地区和洛山矶山脉区的核废料。 核废料有哪些特点？ 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。 乏燃料是核废料么？ 乏燃料（spentnuclearfuel）并不等于核废料，其中含有许多有用的物质，如 没有“烧净”的铀235，以及新生的俘获产物和裂变产物等。在俘获产物 中，有钚的各种同位素；在裂变产物中，有锶、铯、锝、钷等，都是可 利用的同位素。此外还有大量的铀238等。 核废料中的u235和p239全部裂变以后产生什么物质？ U239经过两次-衰变变成Pu239,而Pu239是裂变物质，可以做核燃料，这就是 目前比较热门的增值反应堆，顾名思义就是核燃料会越烧越多。U235裂 变一次约产生2.5个中子，维持裂变反应只需要一个，其余可让U238吸收 ，可使核燃料增值。 核废料处理有哪些新的技术？ 1 深度钻孔 将核废料埋入地下正成为最受推崇的处理方式之一，深度钻孔这一解决方案 仍处在计划阶段。深度钻孔有其优势一面，可以在距离核反应堆很近的 地区进行钻孔，缩短高放射性核废料在处理前的运输距离。然而，与将 核废料送入太空面临的困难一样，钚回收也是一项挑战将核废料埋 入地下3英里（约合4.8公里）是一回事，安全回收则完全是另一回事。 2 送入太空 宇宙本身就会产生放射性物质，同时也可以充当地球核废料的一个储存仓库 。如果穿越太阳系，或者坠入太阳之中，核废料便很难对地球上的生物 带来很大威胁。但即使太空发射的安全性达到标准，在将来的某一天， 我们也许需要重新找回这些物质。钚、铯、锶等本身就是有限资源，如 果裂变反应堆技术先进到一定程度，它们会成为燃料。因此研究人员表 示，我们似乎需要将核废料留在“身边”以便在需要的时候使用，这才 是一种合理做法 3 冰冻处理 核废料温度很高。将核废料球放入较为稳定的冰原，它们会随着周围冰的融 化向下移动，之上的融冰则又再次凝固。这一想法遭到拒绝的原因很多 ，其中一个原因便是冰原会发生移动，导致放射性物质会像冰山一样在 海洋中漂浮 4 使用液压笼 如果在核废料周围建造一个类似三维壕沟的水笼，地下水便被赋予一条替代 路径，不会渗入放射性物质。未来的核废料处理装置应该可以做到防泄 漏，而液压笼的作用则是防止地下水污染这一最严重的情况发生。 5 埋入俯冲带 将核废料埋入俯冲带可以让用过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。与海床下储存一样，埋入俯冲带这种处理方式也 违背国际条约。同时，来自俯冲带海床的岩浆会随着火山涌出，这也是 一个不得不考虑的因素。 6 封入合成岩 当前最为现实的做法将反射性核废料埋入地下向人们提出了一系列问题， 其中包括如何防止核废料污染周围的岩石和水。一种具有可能性的处理方式是将 放射性核废料封入合成岩中。合成岩于上世纪70年代研制成功，可用于储存高放 射性核废料。在设计上，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。 7 海床下储存 在海洋的大部分区域，海床都由厚重的粘土构成，最适合吸收放射性衰变产物。 核废料是怎样产生的？ 放射性废料的来源有很多种，其中最主要的包括核燃料循环及核武器的再加工 。其他来源包括医用放射性物质、工业放射性物质及在加工、使用一些化石 燃料（如煤、石油和天然气）或其他矿物的过程中浓缩的天然放射性物质（ naturally occurring radioactive materials，NORM) 首端 核燃料循环首端产生的放射性核废料一般为以形式衰变的铀的萃取物。这些物 质中常常含有镭以及镭的衰变产物。 在铀矿中采集的二氧化铀（UO2）的放射性其实并不十分强大约只是建筑 中使用的花岗岩的放射性强度的几千倍。人们将这些铀的氧化物精炼得到八 氧化二铀（U2O8），再转化成六氟化铀（UF6）气体。经过浓缩，铀-235的 含量可由原来的0.7%提升至4.4%（低浓缩铀，LEU）。最后，经过一系列的 反应，六氟化铀还原成质地坚硬的陶状氧化物作为核反应堆中的核燃料。 在浓缩铀的过程中，主要的副产物是耗乏铀（depleted uranium，DU），其主要 含有铀-238同位素，而铀-235的含量只占3。多余的六氟化铀及八氧化三铀 都会被封存起来。部分因其具有很大的密度而在一些特殊的领域有较高的应 用价值如反坦克武器的外壳。它也常与回收后得到的钚一起用于制造混合氧 化物燃料（mixed oxide fuel，MOX），并以其“稀释”储存在核武器中的需 要由武器级核燃料转变为工业级核燃料的高浓缩铀（HEU）。这一稀释的过 程也被称作浓缩铀稀释，这也意味着任何已获得成品核燃料的国家或组织需 要反演该武器装配前的十分复杂、昂贵的浓缩过程。 末端 核燃料循环的末端的乏燃料棒主要含有以形式或形式衰变的裂变产物、 形式衰变的锕系元素（如铀-234、镎-237、钚-238和镅-241），有时还含 有辐射中子的放射性同位素（如锎）。这些同位素都是在核反应堆中产 生的。 明确从已被利用过的核燃料的后处理中重新获得核燃料的过程是十分重要的 。现在人们所使用的核燃料含有高放射性裂变产物，其中大部分是良好 的中子吸收剂，专业上也被称为“中子毒物”。由于它们不断吸收中子 ，最终达到“饱和”导致链式反应停止甚至连从堆芯中取走用于抑 制反应的控制棒也不能使反应继续的程度。这样的核燃料被视为“已经 用尽”，虽然其中仍含有大量的铀-235和钚，但还是需要用新的核燃料来 取代它们。在美国、德国和中国，这些已被利用过的核燃料主要被以不 同方式贮存起来；而在俄罗斯、英国、法国、日本和印度等国，它们经 过后处理除去其中的稳定裂变产物后得到再利用。俄罗斯等国对利用过 的核燃料的处理过程中包含对高放射性材料的处理，从中获得的裂变产 物是浓缩的高级废料形式存在的。这些国家都以钚单循环（single plutonium cycle）的形式进行核燃料后处理，印度是世界上已知的唯一一 个致力于钚复合回收（multiple plutonium recycle）计划的国家。钚回收有 两个显著的好处：经过后处理的核燃料变得不能再被利用于核武器的制 造，但作为工业核燃料，它的利用效率可以很高。印度的钚反应堆以实 现接近典型商业核反应堆的4倍的燃烧效率。 医疗中产生的核废料都有哪些？ 医用放射性物质往往包含能放射粒子及射线的物质。它们可以被分为两大 部分。在核医学的诊断中常用到的一些短寿命射线放射物如锝-99m，它 们的只要在像普通垃圾一样处理前先放置一段不长的时间已令其衰变至 稳定状态。其他医疗中常用到的放射性同位素（括号内为各自的半衰期 ）包括： 钇-90，用于治疗淋巴瘤（2.7天） 碘-131，用于对甲状腺进行功能测试、治疗甲状腺癌（8.0天） 锶-89，用于治疗骨癌、也用于静脉注射（52天） 铱-192，用于近距离治疗（74天） 钴-60，用于近距离放疗、体外放射治疗（5.3年） 铯-137，用于近距离放疗、体外放疗（30年） 核辐射对人体有哪些危害？ 轻度损伤，可能发生轻度急性放射病，如乏力，不适，食欲减退。 中度损伤，能引起中度急性放射病，如头昏，乏力，恶心，有呕吐，白细胞 数下降。 重度损伤，能引起重度急性放射病，虽经治疗但受照者有50%可能在30天内 死亡，其余50%能恢复。表现为多次呕吐，可有腹泻，白细胞数明显下降 。 极重度损伤，引起极重度放射性病，死亡率很高。多次吐、泻，休克，白细 胞数急剧下降。 核辐射通过什么途径伤害我们？ 主要通过体外和体内照射伤害人体。由放射源或辐射发生装置（如粒子加速 器)释出的贯穿辐射由体外作用于人体称为外照射。放射性物质经由空气 吸入、食品或饮水食入，或经皮肤、伤口吸收并沉积在体内，对周围组 织或器官造成照射，称为内照射。这两种途径都会对人体带来危害，危 害程度取决于受到的辐射剂量。 文库： 核废料处理PID控制的CFD模拟.pdf /Zt_index_topicarticle_id_4813.html FLUENT核废料处理的CFD模拟.pdf 核废料的干式存储（en） Cr2O3对高放核废料磷酸盐玻璃固化体的影响.pdf 超临界流体萃取