世界性難題——核電的核廢料處置

2018-07-12 16:17:55 《今天讓科學(xué)做什么？》作者:江曉原黃慶橋李月白　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

核廢料，主要指反應(yīng)堆使用過(guò)后卸出的核燃料，因無(wú)法繼續(xù)維持核反應(yīng)，所以又叫核廢料。核廢料具有很高的放射性，且其放射性可以持續(xù)數(shù)十萬(wàn)乃至百萬(wàn)年之久

事實(shí)上，上述列舉的美國(guó)等國(guó)家采取的一次通過(guò)方案也只是未來(lái)計(jì)劃，前文已經(jīng)說(shuō)過(guò)至今全世界尚未有一座深層永久處置庫(kù)真正建成。建造永久處置庫(kù)的工程非常復(fù)雜，從選址到運(yùn)行，其過(guò)程往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。芬蘭的處置庫(kù)于1987年開(kāi)始選址，計(jì)劃于2020年后運(yùn)行。美國(guó)的永久處置庫(kù)于1983年開(kāi)始選址，原計(jì)劃接受首批核廢料的時(shí)間為2020年，工程中斷后遙遙無(wú)期。

深層永久處置庫(kù)的選址非常重要，概括來(lái)說(shuō)主要是兩方面：一是自然條件，二是社會(huì)因素。從自然條件來(lái)說(shuō)，要選擇沒(méi)有地下水，沒(méi)有裂縫和缺陷，無(wú)地震、火山活動(dòng)并且遠(yuǎn)離生物圈的地層。從社會(huì)角度，要綜合考慮國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局、人口分布、交通是否便利、人民是否支持等因素。

美國(guó)永久處置庫(kù)的選址命途多舛。1983年，美國(guó)總統(tǒng)簽署公布了核廢物處置的基本法，該法令提出在全國(guó)范圍內(nèi)建造兩個(gè)處置庫(kù)的意向。美國(guó)能源部在對(duì)多個(gè)待選場(chǎng)地進(jìn)行評(píng)價(jià)后，篩選出3個(gè)預(yù)選場(chǎng)址，分別是戴夫史密斯、漢福德和尤卡山，1987年，國(guó)會(huì)選定尤卡山作為唯一的處置庫(kù)推薦場(chǎng)址。此后，能源部對(duì)尤卡山進(jìn)行了一系列研發(fā)和考察，詳細(xì)研究了關(guān)于場(chǎng)址適宜性的各方面問(wèn)題，包括地下水滲透、火山爆發(fā)幾率，以及廢物運(yùn)輸?shù)陌踩詥?wèn)題等。直至2002年，尤卡山終于被確定為高放射性核廢料永久處置庫(kù)的最終場(chǎng)址。

然而，隨著奧巴馬政府的上臺(tái)，事情又出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。2009年，奧巴馬政府大幅度削減對(duì)于尤卡山項(xiàng)目的撥款，永久處置庫(kù)的建設(shè)暫停。奧巴馬政府聲稱(chēng)，尤卡山不適宜作為核廢料的永久處置庫(kù)，因?yàn)樵谄涓浇薪鹕交顒?dòng)的證據(jù)。事實(shí)上，尤卡山問(wèn)題除了自然因素外，很大程度受到政治和社會(huì)因素的影響。奧巴馬在競(jìng)選美國(guó)總統(tǒng)時(shí)就承諾反對(duì)尤卡山項(xiàng)目，妥善解決核廢料問(wèn)題，并由此獲得了內(nèi)華達(dá)州的重要選票。許多年來(lái)，內(nèi)華達(dá)州的群眾和州政府一直激烈反對(duì)在尤卡山建造核廢料的處置庫(kù)。據(jù)說(shuō)很重要的原因之一，就是內(nèi)華達(dá)州沒(méi)有一座核電站，卻要接受從全國(guó)各地運(yùn)來(lái)的大量核廢物，人民從心理上難以接受。

與美國(guó)相比，瑞典和芬蘭處置庫(kù)的選址和建設(shè)過(guò)程要順利得多，北歐的地質(zhì)環(huán)境很適合建造核廢料的永久處置庫(kù)。瑞典的場(chǎng)址選定在奧薩馬爾鎮(zhèn)，那里的地質(zhì)巖層有15億歲，非常堅(jiān)固而且抗震。在投票中，77%的居民贊成在鎮(zhèn)上修建處置庫(kù)。小鎮(zhèn)上的一位母親說(shuō)，“這些廢料總要放到什么地方，那些從能源使用中得到利益的人，也該承擔(dān)些責(zé)任。我們不能總是把這些污染性的東西都丟到非洲。”瑞典的選址之所以能獲得較高的民意支持，據(jù)說(shuō)是因?yàn)殒?zhèn)政府和瑞典的核燃料及廢料管理公司以高度透明的做法贏得了居民的信任。

世界性難題——核電的核廢料處置

中國(guó)的處置庫(kù)目前預(yù)選在甘肅的北山，那里是一片廣大的戈壁灘，人煙非常稀少，地下有完整的花崗巖體，氣候和水文條件也很適合作為核廢料永久處置庫(kù)的選址。然而選址北山并非沒(méi)有爭(zhēng)議，我國(guó)大部分核電站都位于東南沿海，考慮到長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)母叱杀竞透呶ｋU(xiǎn)性，也有專(zhuān)家建議將處置庫(kù)建于東南沿海，但東南沿海人口密度大，又是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)地帶，綜合來(lái)看，北山的選擇或許更為穩(wěn)妥所以說(shuō)，核廢料永久處置庫(kù)的選址和建造不僅是個(gè)科學(xué)難題、工程難題，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)的綜合難題。

10萬(wàn)年之久使得永久處置庫(kù)也不能保證完全安全，但無(wú)論如何，這已是目前所有選擇中最好的一個(gè)。

2010年，丹麥電影制片人邁克爾˙麥德森將芬蘭建設(shè)地下永久處置庫(kù)的工程拍攝成紀(jì)錄片《走向永恒》，其中有這樣的獨(dú)白：

“人類(lèi)學(xué)會(huì)了使用火，在此之前沒(méi)有任何生物這樣做過(guò)，人類(lèi)從此成為萬(wàn)物的主宰。一天，人類(lèi)又發(fā)現(xiàn)了新的火，永不會(huì)熄滅且用之不竭，人類(lèi)以為自己由此掌握了宇宙的奧秘，但很快發(fā)現(xiàn)這火不僅在創(chuàng)造，同時(shí)也在毀滅——不僅在地表焚燼萬(wàn)物，更深入生物的肌理啃噬生命，這其中包括他的妻子兒女還有他自己。人類(lèi)對(duì)此無(wú)能為力也求告無(wú)門(mén)，只能建造深入巖石的地窖，任不熄的火在其間無(wú)盡地燃燒。”

四、人類(lèi)有無(wú)資格使用核電？

目前，世界上約有15%的電力由核電提供。雖然明知棘手的核廢料無(wú)法處理，新的核電廠還是不斷地被建造。

北京師范大學(xué)的田松教授曾有一個(gè)絕妙的比喻，他說(shuō)如果一個(gè)小伙子賣(mài)了自己的一個(gè)腎，買(mǎi)了iPhone手機(jī)，所有人都會(huì)說(shuō)他愚蠢。可是想象下，如果這個(gè)小伙子賣(mài)的不是自己的腎，而是他兒子、孫子的腎呢？

那么，這不是愚蠢，而是罪惡。

人類(lèi)使用核能發(fā)電只有短短60年的歷史，核廢料的真正危機(jī)并未能在當(dāng)代顯露出來(lái)。然而，我們要知道，現(xiàn)在使用的每一度核電的背后都有核廢料的產(chǎn)生，每一座新建的核電站，都會(huì)讓我們的子孫后代面臨災(zāi)難性的核廢料處理問(wèn)題。

在這種情況下，人類(lèi)有資格使用核電嗎？

有人說(shuō)，科學(xué)是會(huì)發(fā)展的，核廢料的問(wèn)題在將來(lái)一定能得到解決，可是萬(wàn)一解決不了呢？

想象中未來(lái)最可能的解決辦法是“嬗變”，即利用加速器產(chǎn)生高能粒子轟擊高放射性的核素，如長(zhǎng)壽命的錒系元素，將核廢料的半衰期從幾十萬(wàn)年減少到幾百年。這種方法聽(tīng)起來(lái)容易，實(shí)施起來(lái)很困難，真正得到應(yīng)用將更為困難。用人工手段改變?cè)兀?lèi)似于傳說(shuō)中的點(diǎn)石成金術(shù)，通過(guò)“嬗變”甚至可以將鉛變成黃金。

也有人說(shuō)，不用核電，我們用什么呢？

人類(lèi)需要發(fā)展，發(fā)展需要能源。化石燃料的儲(chǔ)量有限，遲早會(huì)被耗盡，新能源中太陽(yáng)能的效率低，風(fēng)能和水能有地域限制。相比之下，核能太優(yōu)越了，它的地域限制小，使用效率高，1千克鈾235全部裂變，可以釋放出相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出的能量。以目前的情況看，我們很難舍棄核能。

世界性難題——核電的核廢料處置

有一個(gè)國(guó)家正在嘗試完全舍棄核能，那就是德國(guó)。2011年5月，德國(guó)宣布全面放棄核電，并于2022年前關(guān)閉德國(guó)境內(nèi)所有核電站，棄核之后的能源缺口，德國(guó)希望通過(guò)發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色能源來(lái)填補(bǔ)，可事實(shí)上并沒(méi)有那么順利。德國(guó)棄核之后雖然沒(méi)有大規(guī)模停電發(fā)生，但也有難以言說(shuō)的隱憂和窘境。

首先，德國(guó)為發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能投入數(shù)百億美元的資金，結(jié)果卻不盡如人意，太陽(yáng)能和風(fēng)能屬于間歇性能源，對(duì)電網(wǎng)的沖擊性大，卻不能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)法代替逐漸關(guān)閉的核電廠。其次，德國(guó)為彌補(bǔ)能源缺口，不得不新建許多燃煤電廠，二氧化碳排放量逐年升高，“棄核”與“棄煤”沒(méi)辦法兼顧。最具諷刺的是，棄核后的德國(guó)竟然從法國(guó)進(jìn)口核電使用，也就是說(shuō)，德國(guó)依舊無(wú)法徹底擺脫核能。

與之完全不同的是，我國(guó)的核電規(guī)模，正以世界第一的速度發(fā)展壯大。

目前，我國(guó)已經(jīng)建成并投入運(yùn)營(yíng)的核電站有4個(gè)，分別是浙江秦山核電站、廣東大亞灣核電站、廣東嶺澳核電站和北京中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆。正在建的核電站還有13個(gè)，分別是遼寧紅沿河核電站、江蘇田灣核電站、福建寧德核電站、福建福清核電站、廣東陽(yáng)江核電站、廣東臺(tái)山核電站、海南昌江核電站、廣西防城港核電站、浙江三門(mén)核電站、山東海陽(yáng)核電站、山東石島灣核電站、山東國(guó)核示范電站和遼寧徐大寶核電站。此外，正在籌建中的核電站還有25個(gè)。預(yù)計(jì)至2020年，中國(guó)的核電裝機(jī)量將超過(guò)日本，僅次于美國(guó)和法國(guó)，位居世界第三。

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