核废料通常指核反应堆使用过后所余下的具有放射性的废料。核废料的危害性很大,其携带的放射性通常不能使用一般的物理、化学或生物方法消除,只能经由放射性核素自身的衰变而逐渐减少。此外,由于核废料所发射的射线在通过物质时能够引发电离作用,从而可以导致生物体遭到辐射损伤。核废料中的放射性核素在其衰变的过程中还能够对外释放能量,如果核废料中的放射性核素含量较高,所释放的热能还会导致核废料的温度持续上升,最终造成废料发生熔融,导致事故发生。

1986年4月26日凌晨1点23分,乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸。连续的爆炸引发了大火并将大量高能辐射物质抛入大气层中,需要好几百年才能分解的辐射尘涵盖了大片的区域。严重的核辐射导致事故发生后大量的人员伤亡或者饱受辐射疾病的折磨,核电站方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散,事故损失共计约2000亿美元,堪称史上最昂贵的灾难事件。这一起空前的核灾难也引起了世界各国关于核电站安全运行以及核废料如何安全处理的讨论。

核废料处理的基本方法为稀释分散、浓缩贮存以及回收利用,国际原子能机构对核废料的处置亦有一套严格的规章制度,然而如何更加高效安全地处理核废料依然是核工业领域所面临的世界性难题。为了寻找一种能够安全处理核废料的方法,人类自上世纪五十年代以来就已经开展了相关的研究工作。有科学家指出可以利用南北极冰盖来处置核废料,有的专家学者则认为可以将核废料抛入深海沟进行处理,甚至还有人提出利用火箭将核废料送上太空的设想,不过上述这些核废料的处理方法不是成本太高,就是风险极大,仅仅停留在想象阶段。目前世界上公认的最安全可行的核废料处理方法为深地质处置(Deep geological disposal)方法,即将放射性核废料保存在地下深处的特殊仓库中进行永久性保存。

核废料处理(图片来源:ourenergypolicy.org)

为了解决核废料处理这一世界性难题,以色列环境能源资源公司(Environmental Energy Resources Ltd, EER)联合以色列理工学院(Technion)以及俄罗斯库尔恰托夫研究院(Kurchatov Institute)的科学家们共同开发研究了一种可用于安全处理放射性核废料的新技术。

这套核废料处理技术基于等离子体气化熔化(PMG)的原理,首先将部分核废料转化为高度电离的气态物质,再经过最高7000℃的高温分解、固化、熔融、玻璃化等处理流程,处理过后的核废料在冷却后最终可转变成环境友好的玻璃态物质,这种玻璃态材料性质十分稳定且安全,可以被铸成瓦片、砖块或者板材用于建筑行业,也可以用于道路铺设,实现了核废物的充分利用。

颇具亮点的是,以色列EER公司的核废料处理技术无论是在处理效率还是在处理成本方面都具有明显的优势。EER公司所制造的一种名为Karmiel的处理设备每小时能够实现500至1000千克的核废料无害化,而其他一些同类核废料处理设备的每小时核废料处理量仅在50千克左右,且运行成本十分高昂。目前市场上对于低放射量核废料的处理成本大约为30000美元每吨,然而EER公司处理同样的核废料成本仅需3000美元每吨,且处理后固态副产物的体积仅有原来废料体积的1%左右,处理效率与经济效益十分可观。

以色列EER公司的核废料处理技术除了能够安全有效地处理核废料外,亦能够将拥有放射性的医疗垃圾和普通城市生活垃圾转化成无害固态物质,经其处理后的垃圾不会对土壤和水体造成任何污染,非常的环境友好。

由于以色列EER公司的核废料处理技术在运营成本和环境保护层面都要明显优于现在普遍使用的核废料处理技术,已经引起了美国、俄罗斯、乌克兰、日本等国家的兴趣。乌克兰政府就曾邀请以色列EER公司的技术人员携带设备前往切尔诺贝利核事故隔离区进行放射性污染物的清理工作,并且取得了不错的效果。

以色列EER公司为解决核废料处理的世界性难题所贡献的以色列方案,将危险的核废料无害化的同时亦实现了废物的回收利用,值得世界各国学习借鉴。

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