世界性难题——核电的核废料处置

2018-07-12 16:17:55 《今天让科学做什么？》作者:江晓原黄庆桥李月白　点击量：评论 (0)

核废料，主要指反应堆使用过后卸出的核燃料，因无法继续维持核反应，所以又叫核废料。核废料具有很高的放射性，且其放射性可以持续数十万乃至百万年之久

事实上，上述列举的美国等国家采取的一次通过方案也只是未来计划，前文已经说过至今全世界尚未有一座深层永久处置库真正建成。建造永久处置库的工程非常复杂，从选址到运行，其过程往往长达数十年。芬兰的处置库于1987年开始选址，计划于2020年后运行。美国的永久处置库于1983年开始选址，原计划接受首批核废料的时间为2020年，工程中断后遥遥无期。

深层永久处置库的选址非常重要，概括来说主要是两方面：一是自然条件，二是社会因素。从自然条件来说，要选择没有地下水，没有裂缝和缺陷，无地震、火山活动并且远离生物圈的地层。从社会角度，要综合考虑国家的经济发展布局、人口分布、交通是否便利、人民是否支持等因素。

美国永久处置库的选址命途多舛。1983年，美国总统签署公布了核废物处置的基本法，该法令提出在全国范围内建造两个处置库的意向。美国能源部在对多个待选场地进行评价后，筛选出3个预选场址，分别是戴夫史密斯、汉福德和尤卡山，1987年，国会选定尤卡山作为唯一的处置库推荐场址。此后，能源部对尤卡山进行了一系列研发和考察，详细研究了关于场址适宜性的各方面问题，包括地下水渗透、火山爆发几率，以及废物运输的安全性问题等。直至2002年，尤卡山终于被确定为高放射性核废料永久处置库的最终场址。

然而，随着奥巴马政府的上台，事情又出现转折。2009年，奥巴马政府大幅度削减对于尤卡山项目的拨款，永久处置库的建设暂停。奥巴马政府声称，尤卡山不适宜作为核废料的永久处置库，因为在其附近有近代火山活动的证据。事实上，尤卡山问题除了自然因素外，很大程度受到政治和社会因素的影响。奥巴马在竞选美国总统时就承诺反对尤卡山项目，妥善解决核废料问题，并由此获得了内华达州的重要选票。许多年来，内华达州的群众和州政府一直激烈反对在尤卡山建造核废料的处置库。据说很重要的原因之一，就是内华达州没有一座核电站，却要接受从全国各地运来的大量核废物，人民从心理上难以接受。

与美国相比，瑞典和芬兰处置库的选址和建设过程要顺利得多，北欧的地质环境很适合建造核废料的永久处置库。瑞典的场址选定在奥萨马尔镇，那里的地质岩层有15亿岁，非常坚固而且抗震。在投票中，77%的居民赞成在镇上修建处置库。小镇上的一位母亲说，“这些废料总要放到什么地方，那些从能源使用中得到利益的人，也该承担些责任。我们不能总是把这些污染性的东西都丟到非洲。”瑞典的选址之所以能获得较高的民意支持，据说是因为镇政府和瑞典的核燃料及废料管理公司以高度透明的做法赢得了居民的信任。

世界性难题——核电的核废料处置

中国的处置库目前预选在甘肃的北山，那里是一片广大的戈壁滩，人烟非常稀少，地下有完整的花岗岩体，气候和水文条件也很适合作为核废料永久处置库的选址。然而选址北山并非没有争议，我国大部分核电站都位于东南沿海，考虑到长途运输的高成本和高危险性，也有专家建议将处置库建于东南沿海，但东南沿海人口密度大，又是我国经济发展的重点地带，综合来看，北山的选择或许更为稳妥所以说，核废料永久处置库的选址和建造不仅是个科学难题、工程难题，同时也是经济、政治和社会的综合难题。

10万年之久使得永久处置库也不能保证完全安全，但无论如何，这已是目前所有选择中最好的一个。

2010年，丹麦电影制片人迈克尔˙麦德森将芬兰建设地下永久处置库的工程拍摄成纪录片《走向永恒》，其中有这样的独白：

“人类学会了使用火，在此之前没有任何生物这样做过，人类从此成为万物的主宰。一天，人类又发现了新的火，永不会熄灭且用之不竭，人类以为自己由此掌握了宇宙的奥秘，但很快发现这火不仅在创造，同时也在毁灭——不仅在地表焚烬万物，更深入生物的肌理啃噬生命，这其中包括他的妻子儿女还有他自己。人类对此无能为力也求告无门，只能建造深入岩石的地窖，任不熄的火在其间无尽地燃烧。”

四、人类有无资格使用核电？

目前，世界上约有15%的电力由核电提供。虽然明知棘手的核废料无法处理，新的核电厂还是不断地被建造。

北京师范大学的田松教授曾有一个绝妙的比喻，他说如果一个小伙子卖了自己的一个肾，买了iPhone手机，所有人都会说他愚蠢。可是想象下，如果这个小伙子卖的不是自己的肾，而是他儿子、孙子的肾呢？

那么，这不是愚蠢，而是罪恶。

人类使用核能发电只有短短60年的历史，核废料的真正危机并未能在当代显露出来。然而，我们要知道，现在使用的每一度核电的背后都有核废料的产生，每一座新建的核电站，都会让我们的子孙后代面临灾难性的核废料处理问题。

在这种情况下，人类有资格使用核电吗？

有人说，科学是会发展的，核废料的问题在将来一定能得到解决，可是万一解决不了呢？

想象中未来最可能的解决办法是“嬗变”，即利用加速器产生高能粒子轰击高放射性的核素，如长寿命的锕系元素，将核废料的半衰期从几十万年减少到几百年。这种方法听起来容易，实施起来很困难，真正得到应用将更为困难。用人工手段改变元素，类似于传说中的点石成金术，通过“嬗变”甚至可以将铅变成黄金。

也有人说，不用核电，我们用什么呢？

人类需要发展，发展需要能源。化石燃料的储量有限，迟早会被耗尽，新能源中太阳能的效率低，风能和水能有地域限制。相比之下，核能太优越了，它的地域限制小，使用效率高，1千克铀235全部裂变，可以释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧所放出的能量。以目前的情况看，我们很难舍弃核能。

世界性难题——核电的核废料处置

有一个国家正在尝试完全舍弃核能，那就是德国。2011年5月，德国宣布全面放弃核电，并于2022年前关闭德国境内所有核电站，弃核之后的能源缺口，德国希望通过发展太阳能、风能等绿色能源来填补，可事实上并没有那么顺利。德国弃核之后虽然没有大规模停电发生，但也有难以言说的隐忧和窘境。

首先，德国为发展太阳能、风能投入数百亿美元的资金，结果却不尽如人意，太阳能和风能属于间歇性能源，对电网的冲击性大，却不能持续稳定运行，无法代替逐渐关闭的核电厂。其次，德国为弥补能源缺口，不得不新建许多燃煤电厂，二氧化碳排放量逐年升高，“弃核”与“弃煤”没办法兼顾。最具讽刺的是，弃核后的德国竟然从法国进口核电使用，也就是说，德国依旧无法彻底摆脱核能。

与之完全不同的是，我国的核电规模，正以世界第一的速度发展壮大。

目前，我国已经建成并投入运营的核电站有4个，分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站、广东岭澳核电站和北京中国实验快堆。正在建的核电站还有13个，分别是辽宁红沿河核电站、江苏田湾核电站、福建宁德核电站、福建福清核电站、广东阳江核电站、广东台山核电站、海南昌江核电站、广西防城港核电站、浙江三门核电站、山东海阳核电站、山东石岛湾核电站、山东国核示范电站和辽宁徐大宝核电站。此外，正在筹建中的核电站还有25个。预计至2020年，中国的核电装机量将超过日本，仅次于美国和法国，位居世界第三。

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