如何擺脫“地獄元素”

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


地球上絕大多數放射性鈽是人造的——大約500公噸,或足以製造10萬件核武器,這是國際裂變材料專家小組的計算結果。其中大部分是20世紀後幾十年美國和俄羅斯之間核軍備競賽的遺留物,但越來越多的,它也是核能的遺留物

現在,一個科學家團隊——物理學家弗蘭克·馮·希佩爾和理查德·加溫,以及環境科學家羅德尼·尤因和艾莉森·麥克法蘭——在5月10日發表在《自然》雜誌上的一篇評論中提出,掩埋鈽是解決這一棘手庫存的唯一合理方案。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)他們還建議英國應該率先研究如何將“地獄元素”固定在陶瓷圓片中,然後將其埋在深層洞穴甚至更深的鑽孔中,英國目前正在辯論如何處理其近100公噸的鈽。

還有其他替代方案。英國實際上似乎傾向於效仿法國和日本的做法,嘗試將鈽用於所謂的混合氧化物核燃料,或MOX燃料。這種替代燃料之所以得名,是因為它的燃料丸是由鈾和鈽的氧化物混合製成的,這一事實也使得MOX燃料更昂貴且更難處理。根據法國2000年的一項估計,與從地下新挖出並濃縮的鈾製造的燃料棒相比,以這種方式回收鈽每年使法國的發電成本增加7.5億美元。美國正在花費130億美元將其34公噸的鈽庫存轉化為MOX燃料,該設施位於南卡羅來納州。而英國此前在塞爾菲爾德生產MOX燃料的嘗試失敗了,該工廠在耗資23億美元的流產嘗試後於去年關閉。


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另一種選擇是將鈽直接用作所謂快堆的燃料,快堆使用中子引發裂變,這些中子的速度比當前核反應堆技術中的中子快得多。這種高速中子作用需要用比水更難處理的東西來冷卻這種反應堆,例如液態鈉(接觸空氣或水會燃燒)。這意味著維護問題一直困擾著世界各地的快堆,例如日本的文殊或法國的超級鳳凰,儘管俄羅斯和美國都取得了一些成功。

最終,這樣的快堆並沒有真正解決鈽問題,而是推遲了它:仍然需要一個埋藏放射性物質的地下洞穴。那麼,為什麼不採取廉價的路線,將其固定化,然後埋葬呢?科學家團隊問道。這可能是因為找到埋葬地點已被證明在政治上具有放射性——從日本到美國。在美國,內華達州的尤卡山今天離成為核廢料的解決方案並不比1980年代首次被指定為美國放射性殘留物的最終安息地更近。最近的一個藍絲帶委員會建議從頭開始(儘管新墨西哥州的廢物隔離試驗工廠情況要好得多)。根據4月份政府問責辦公室的報告,美國也沒有為拆除老化的核反應堆和處理遺留下來的放射性廢物做好充分準備。正如科學家們所說,將鈽“明確地視為危險的武器材料”的問題在於,很少有人願意付費將其埋葬在任何靠近他們後院的地方,即使埋藏得很深。

圖片來源:美國能源部

 

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