提起核废料,很多人脑海中浮现的画面往往是那种经典的形象:装在黄色铁桶里、散发着幽绿光芒的黏稠物质,是燃料耗尽之后遗留下来的放射性物质,因为极其危险,必须封存数十万年。
围绕核废料的争议从未平息:核能到底还能不能用?这些废料该存放在哪里?为什么不能放到我家附近?
早在上世纪六十年代,就已经有一座能够用核废料发电的反应堆问世了。
那个年代的人们曾经预测,凭借这项技术,一个清洁能源的美好未来即将到来,甚至断言到了2000年,全国将有超过一半的电力来自原子能。可是今天的现实与之相去甚远。
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人们没有对核废料进行任何再利用,它们只是不断地堆积。倘若这项技术确实可行,那就意味着核废料并不是放射性的垃圾,而是一种极其宝贵的清洁能源资源,眼下却只是搁在那里,不断地消耗着看管的经费。
人们总以为技术是不断向前发展的,但这个故事讲述的恰恰是人类如何遗弃了一项本可以改变能源未来的技术。
要理解这项技术为何被搁置,先得回到一个更基础的问题:所谓的"核废料"究竟是什么?
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在阿贡国家实验室的实验室里,研究人员曾经从展示柜中取出过一块金属饼,那是一块由铀与锆、钼等金属组成的合金。众所周知,铀具有放射性,可以制作核燃料。
在大众的印象中,接触这种核材料需要穿戴防护服,全身武装到牙齿,以免被辐射所伤。可是懂行的专家竟然敢直接拿在手里,就算不戴手套也行,只是接触之后洗一洗手就足够了。
这样的操作真的没有危险吗?答案是——真的没有。
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核弹的爆炸能量来源于核聚变和核裂变这两类核反应,核反应发生在原子核层面,能够改变元素的种类。以原子弹为例,弹体内部填充的核材料是纯度达到90%以上的浓缩铀,只有在特定条件下让铀发生链式裂变,才能释放出巨大的能量。
而铀本身自然衰变发出的辐射,属于低强度、可控范围内的电离辐射,短时间接触并不会造成实质伤害。真正让人闻风丧胆的,其实是错误的处置方式和大众对"放射性"三个字的天然恐惧。
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约翰尼想深入挖掘人们为何害怕核能,探讨那些令人恐慌的事件;他希望从相反的角度切入,去研究这项技术是否还有未来,人们对它的恐惧是否合理。
于是开始了调研,并且在此过程中受邀去参观美国最大也是历史最悠久的国家研究中心之一——阿贡国家实验室,这正是当年研发出那座核废料回收反应堆的实验室。
同行的还有两位来自Oklo公司的员工,Oklo正在致力于研发新型核反应堆。
参观接近尾声时,几人坐在一棵大树下,其中一位员工说了一句话——他们其实正在与阿贡实验室紧密合作,研究如何回收美国现有的核废料,而这些已经使用过的燃料,事实上还保留着绝大部分可用的能量。
回收的原理并不神秘:把已经使用过的核燃料重新送回反应堆,过滤出其中仍有价值的物质,再次投入使用,如此循环往复,直至无法再使用为止,然后才进入更容易管理的短期存储。这被称为"闭式"燃料循环,具体做法有多种变体。
这并非纸上谈兵,日本等国家已经在实际执行这种循环方式。这些国家给出的理由是,闭式循环可以降低对进口燃料的依赖,节约铀资源,并且减少核废料的放射性,这些理由都相当合理。
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那么美国为什么走到今天这一步?1977年,时任美国总统吉米·卡特宣布了一系列旨在遏制核战争风险上升的新政策,其中就包括全面停止核燃料回收。
原因在于回收过程中会分离出一种叫作钚的物质,这是一种放射性极强的元素,被视为核扩散风险最高的材料。卡特宣布停止一切核回收活动,并表示不进行后处理和回收也能维持一个可行且经济的核电项目。
此后美国逐步放弃了能够处理核废料的所谓"快中子反应堆",转而全面倾向于如今普遍使用的"轻水反应堆"。美国停止了核回收,别的国家却并未跟进。
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到了1981年,人们发现禁令并没有真正减缓核扩散的威胁,里根总统解除了这项禁令。可是此时,各家公司已经把资金投入到无法进行回收的反应堆上,也就是今天仍在运行的那一类。
惯性一旦形成,方向就再难扭转。如今主流观点认为,核燃料回收成本过高,缺乏经济性。
这一点在使用新开采的铀作为燃料仍然廉价且充足的前提下确实成立。既然如此,谁又有动力去做回收呢?但如今这种激励机制正在发生变化。
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全球冲突可能切断燃料供应的担忧,加上各方越来越认识到人类必须以尽可能多的方式、尽可能快的速度获得更多清洁能源,让人们重新关注这项曾经被搁置的技术和梦想。
相关企业指出,这并不是遥不可及的幻想,而是早已被验证过的现有技术,只需要将其商业化即可。
前方仍有许多待解决的问题和漫长的路要走,但如果人类真的能够回收利用核废料,那将不仅仅意味着分裂原子这样的技术成就。
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