化危为安,变乏为宝 ---第三次能源专家讲座感想
昨天,我们聆听了由陈靖教授带来的《核燃料循环后段中的高放核废物最小化与资源化》的讲座,了解了我国在核燃料后处理方面的一些进展。
从反应堆中出来的乏燃料不是废燃料,而是具有很大利用空间的重要资源。据陈教授说:“嬗变后放射性原子的寿命变短,几百年后放射性消除。”然而嬗变是很耗费钱力的,而且“核废料99%以上的放射性都集中在了高放废液中”,再者,处理不好可能导致嬗变时出现不可控的情况(陈教授介绍:“福岛事故中,堆芯化的原因在于短寿核废料嬗变放热量非常大。”)所以在进行善变之前,我们有必要通过适当的步骤对之进行分离,预处理。目前的步骤大致是:对乏燃料进行运输和储存,再进行后处理,提取出的U和Pu再次利用,一部分可利用物质进行MOX燃料制造返回反应堆。同时,使用低浓铀的压水堆和高效利用U238的快堆在这一过程中也能发挥作用。而且可以提取出大量具有各种用途的放射性核素,比如可以作为中子源,烟雾探测器的Am241;可作为α粒子X射线光谱仪,α粒子射源及RTGs的Cm244等等。于是,乏燃料得到充分循环利用,也减小了其放射性的潜在危害。
通过查阅资料我了解到,辐照核燃料的化学分离法纯化是核燃料后处理的主要的工艺阶段,主要是为了除去裂变产物,高收率地回收核燃料物质。后处理的化学分离流程分为水法和干法两大类。水法流程指采用诸如沉淀、溶剂萃取、离子交换等在水溶液中进行的化学分离方法,干法流程则指采用诸如氟化物挥发、高温冶金、高温化学等在无水状态下进行的化学分离方法。而工业上应用的后处理流程都是水法流程。在历史上曾采用沉淀法流程从辐照天然铀中提取核武器用钚。但不久即为可以连续操作、更为有效的萃取法流程所代替。而在各种萃取法流程中性能最好、使用最成功的是以磷酸三丁酯为萃取剂的普雷克斯流程,它是目前世界各国普遍用来处理电站堆辐照核燃料的工艺流程。而讲座中说:“Am是嬗变重点,三价镧锕分离是一个很大的难题。”于是我国研究设想为,由于电子层结构存在细微差异,可以通过配体软硬精细调节,获得对不同元素的选择性。而弱酸性的萃取剂可以通过pH调控萃取能力。我们还了解到近年来关于二硫代次磷酸与Am3+形成八配位萃合物的萃取方法取得一些进展。
我的感想有这样几个方面。首先,我感受到核电工业是一个前中后段协调配合的大型产业,只有每一个环节都深入研究,更加优化才能使得核电站的高效性和安全性得到提升,而且在某些环节上的进步有事甚至预示下一场核能代际更新。然后,我对陈教授的一段话印象深刻。他说一位诺奖得主伯顿·里克特此前,发过一篇演讲,名为《两个魔鬼之间》,其中两个魔鬼一个指核能,一个指的是传统的化石能源。这两个元素,碳和铀,人们就怕它跑出来,二氧化碳已经跑出来了,现在大家都开始担心温室效应,在十年左右之前,美国人在搞第四代反应堆,美国搞核的人觉得春天来了,没想到日本人福岛核电站发生了事故,现在核安全有一个误区,核电站运行是有百万分之一的概率出事故的。如果它真的发生了事故,那就是那百万分之一的宿命论战胜了概率论。陈教授说道:“我们现在就在与魔鬼同行,我们现在研究的就是降妖伏魔的方法。”最近我和班上的另外几个同学正好在做关于普通民众对核电核能的恐惧程度和抵抗情绪严重程度与他们对核电核能了解程度关系的小调查。我们发现,一无所知的人们和真正了解的人们以上两项指标是低于介于其间的人们的。在看了关于美国及欧中近十年核能发展突然减慢的社会调查报告后,我于是做出这样的猜想,假设与核能核电本身技
术带来的安全性相关的民众应有的恐惧为基础恐惧,在某些政治宣传和错误信息误导之下带来的多余的恐惧为附加值,(当然也有可能附加值为负值,这并不多见)当这两者的和达到最高点时如果达到一定的值,就会引导一个社会或国家走向反核(我画了个表达定性关系的图象,见下)。
目前我们的小结论是,在缺乏顶层设计甚至决策者也容易被民众有些偏激观点动摇的时候,如果仍要为核能核电事业发展继续扫清障碍,开辟良好空间,我们应当在主流媒体及关键群体的知识普及上做些工作,但也不能让过度热情导致人们对其安全性高估。最后,对于陈教授所说的化学分离办法,我并没有听懂。不过觉得他说的未实现的将放射性同位素应用于医学的构想很有意思,在尽量减小病人不适的同时还能够使得心脏起搏器的能源供给适应极端气候,我甚至猜测,会不会有些对人体无害的可示踪的同位素一并加入,供给能量同时也能随时监测病情呢?
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