中国每年3000多万吨的核废料终于不用再粗放处理,中核集团攻克核废物处理的世界难题,一举磨平与美西方的差距并成功实现反超。
12月23日根据中核集团官网爆料,中核集团在江苏的全国第一座国产高放废液玻璃固化冷台架上干了一件震撼全球的大事儿。
中核搞定了高放射性废物的玻璃固化关键技术,他们在陶瓷电熔炉中竟将高放射性废物跟玻璃进行了掺合熔化,并大举成功,其实这里面的真正门道看懂的人不多。
中核发文用了两段话,“填补国内空白”、“攻克世界性难题”,这说明了在此之前不仅国内没有这项技术,国外更是摸不到边儿。
所以这说明陶瓷电熔炉玻璃固化技术让中国的核废料处理水平,对美西方来说是处于绝对领先的地位。
听起来超级冷门的高放废物玻璃固化关键配方到底是什么意思呢?这技术听起来挺冷门,但即将解决的难题是空前绝后的。
所谓高放废物就是产生高放射性元素的废物,一般指的是核电站发电过程中产生的核废料、核废液。
上世纪五六十年代西方国家早期搞初代核电站的时候,经常直接将核废料迁移到荒无人烟的地方掩埋,这些核废料会产生大量的α粒子、β粒子、γ射线等,一旦进入土壤将对水源和食物链造成严重污染。
哪怕是现在全球乃至中国核电站进入了第四代,这个核废料一直是令各国头疼的难题。
你看日本每天要向太平洋排放超80吨核废水,整个福岛核电站最初一共有130万吨左右的核废水,日本意图要花30年才能彻底排完。
日本排核废水,中国等周边国家跟着遭殃,这还是因为日本压根儿就没有恰当的核废料处理技术,索性最终就直接摆烂污染全世界。
根据世界核能协会公布的数据,每年全世界排放的21万立方米核废料中,有一万立方米是高放废物,其余二十万立方米是放射性中等水平以下的核废料。
截至2024年3月底,中国一共有56座已经建成的核电站机组,而正在建设的核电站机组竟达到了26台,总的装机容量甚至高达世界首位。
所以我们所有核电站每年产生核废料的规模也是相当的大,大概有3200吨左右的量,占全球的总量超过30%,中国年复积累的核废料处理已经迫在眉睫。
核废料其实压根儿就没法无害化处理,那国内3000多万吨核废料到底该如何处理呢?
一种常用的方法就是分级处理以及回收利用,像我们的核能重器启明星2号直接将核燃料的利用率一口气干到了95%以上,而传统核反应堆的核燃料仅仅只有3%到5%的利用率。
启明星2号能有如此恐怖的核利用率,关键就在于利用了独家的先进工艺,对核燃料纪念下分级利用核回收。
但随之而来的问题就是,不论你再怎么回收利用,核废料都不可能完全消失,那么最终毫无利用价值的终极核废料,就只剩下“关起来”密封储存一种办法。
这就涉及到一种新技术——玻璃固化。
玻璃固化的关键技术或者配方,一直是老牌核工业强国美国、法国、英国等秘而不宣的尖端技术,根本不会对我国开放,研发难度更是出奇的高。
上世纪60年代后,美国和欧洲就开始着手搞高放射性废物的玻璃固化技术,并且在80年代后得到了空前的发展,并且商业化的高放废物玻璃固化设施也建了不少。
像美国的橡树岭国家实验室、哈诺福国家实验室搞了数十年的高放废物玻璃固化技术,还有法国核能公司、核废料处理厂一直在采用玻璃固化技术处理核废物。
俄罗斯在核武器核废料高放废物处理上是非常擅长的,不过日本电力公司最开始在考虑处理核废水时,也想过用玻璃固化技术,但是核废水规模之大要用到的固化设施占地也大,最终也是没下文了。
玻璃固化的技术有高端也有低端,像我国中核这次搞的“陶瓷电熔炉玻璃固化配方”,就是在国际上采用前沿理念搞的技术。
除此之外还有我们中国原子能科学研究院搞的冷坩锅玻璃固化方案,也是一种固化技术。
“陶瓷电熔炉玻璃固化配方”这个技术有个核心关键之处,就是引入了计算模型,将自动计算跟配方融合在了一起,无需人工过多干涉即可完成高放核废料的固化过程。
当我们将高放核废物放入陶瓷电熔炉与特定的玻璃物质熔化时,计算模型会根据此时倒入的高放核废物的物理化学成分进行分析,进而确定恰当的玻璃固化配方,最终实现高放核废物成功熔合在玻璃基体内部,达到隔离放射性物质的目的。
而且最后熔合的混合物要能扛住成分复杂放射性物质的突破,超长时间里不会漏出任何东西,研发难度是极高的。
中国陶瓷电熔炉玻璃固化配方,极大降低了我们核工业飞速发展过程中的核废物污染风险,中国人总算开发出了比欧美更为先进的高放废料处理技术。
全球能用的核废物处理技术已经达到了瓶颈,核废料玻璃固化是目前我们处理核废物的最优解,不管是防护、运输还是深埋,甚至是日后用大推力火箭发射到外太空,都是极为方便的。