核能产生的原理是什么核能的来源( 二 ) _生活百科

图5装满核废料的容器将被焊接密封，然后放入深达26英尺的储存管中。并且整个管道会用膨润土这种吸水粘土填充(图片来自网络)
在水池中冷却几十年后，核废料通常会被转移到一个特殊的容器中进行辐射储存。但是这些核废料释放辐射几百万年，现在人类的出现也就20万年左右。因此，核废料的储存应该独立于人类的管理，正常运行，直到真正意义上的永远。目前，芬兰已经在地下400多米的基岩中建造了永久性核废料处置库；美国也在重启尤卡山核废料储存库项目。但是几百年后，这些储藏地点是否会遭到破坏，是无法预料的。因此，永久处置库的长期安全性、经济性以及对人类和社会发展的影响需要人们持续关注。
核废料的封闭循环处理
目前商用反应堆的核燃料利用率约为1%，因此国际上提出乏燃料后处理。用下面烧过的煤来类比，烧过的煤只有1%被利用，但是不能再烧了，剩下的99%大部分还能继续烧。目前主要有两种处理方法，一种是可用核素的精细分离法；另一种是部分消除中子中毒。
1)可用核素的精细分离:将燃烧后的煤中的可用核素进行分类提取，提取的可用核素占原质量的95%以上，然后准备新煤继续燃烧。也就是说，铀、钚、超铀元素和其他有用的核素被精细地从乏燃料中分离和提取出来，以制造新的燃料。常用的是PUREX技术(图6)，其本身存在提取工艺复杂、设备规模大、难降解有机废液量大等问题。后处理厂投资巨大，建设周期长，经济性低。世界上有后处理厂的国家不多。图7显示了法国阿格尔的燃料处理厂。
【核能产生的原理是什么核能的来源】图6 PUREX工艺流程图
图7法国阿格尔乏燃料后处理厂(图片来自网络)
后处理产生的低水平放射性废物中所含的放射性核素最终固结在固化体中，装入包装容器后，埋入特殊的混凝土结构中，即低水平放射性废物处置场。高放废液与玻璃体熔融，注入特制的不锈钢容器中，形成玻璃固化体，称为高放废物。存放一段时间后，会等待最后的深部地质处置(通常认为是深度超过300米的地下场所)，类似于直接处置。
2)部分消除中子毒物:已燃烧的煤中不能继续燃烧的部分被分离提取，提取质量很低。其他大部分都是一锅炖，做新煤。即从乏燃料中提取部分有毒中子核素，其余大部分制成新燃料(图8) 。例如:液态核燃料的后处理、烷等。
图8中子毒物部分消除示意图(图片来自网络)
3)其他:蜡烛堆的理想概念，一次性充电可以连续运行几十年甚至上百年，类似快中子反应堆。它的特点是不需要加油和后期处理，没有蜡烛那样的浪费。
图9蜡烛堆概念图(图片来自网络)
结论:
近年来，随着国际核能发展形势的变化，世界主要核能国家纷纷将乏燃料后处理技术纳入本国核能发展规划，加大研究投入，并提出了一些创新理念和工艺。目前，乏燃料后处理系统还有待完善，中国正在探索自己的发展道路。
参考资料:
1.国家核安全局,《核电厂的放射性废物有了归宿》, 2015年
2.顾忠茂，柴志芳，对中国核燃料后处理/回收的一些思考，2011
3.核技术-乏燃料后处理
4.知乎，什么是核废料？是否应该进行后期处理？
5.魏跃洲，国外核燃料后处理化学分离技术的研究进展与考察，2011
6.詹，徐虎山，未来先进核裂变能源——ADS嬗变系统，2012
7.詹、杨磊、颜等。，加速器驱动的先进核能系统及其研究进展，2019
8.连比尔·盖茨都喜欢的知乎，行波堆能做吗？
资料来源:中国科学院近代物理研究所

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