把核废料发送到太空？

格林

近期，日本政府决定以海洋排放方式处理福岛核电站的核废水，受到了本土渔业、周边国家的抗议以及多国的谴责。因为它的核废水与核电站在正常运行下排放的冷却水根本不是同一种水。

2011 年3 月11 日，日本东北部太平洋海域发生地震及海啸，导致福岛核电站放射性物质泄漏到外部，造成严重的环境后果。福岛核事故初期，为缓解危害，向其4 台机组的反应堆、安全壳和乏燃料水池内注入了大量海水和淡水，虽然对燃料进行了有效冷却，但由于其与损毁堆芯直接接触，产生了大量放射性废液，这些废液虽然已经被处理过了，但还是比普通冷却水有更高的放射性。一旦排入海中，整个太平洋沿岸的国家都可能受到影响。

核电站与传统的火力发电站相比，具有无废气排放、不加重温室效应、能量密度大等优点，但如果不正确处理核废料，会对生态及人类造成危害。核废料放出的射线会对生物体造成辐射损伤，对人体健康产生不可逆的伤害。而且，核废料的放射性不能用任何物理、化学等人工方式消除，只能靠其自身衰变减少，对人类的威胁甚至可以持续几万年甚至数亿年。

核废料可以根据其辐射量的大小分为低、中、高级别。对于中低级别的核废料来说，它们占到了所有核废料中的99%，且它们的半衰期一般为几十年，危害相对较低。以我国广东北龙中低放处置场为例，首先要建造好可以隔绝辐射的混凝土结构，然后将核废料压缩或者固化之后放入特定的金属桶或混凝土容器，再将密封好的容器移入建设好的混凝土结构中，在上面浇灌混凝土，并且设置可移动的防雨帐房，防止由于雨水渗入导致的有害物质泄漏。

对于高放射性核废料的安全处理方法就不那么简单了。人類从20 世纪50 年代起就开始了相关研究。有人曾提出用火箭把高放废料送到宇宙空间。但此方法费用极高，而且火箭发射还有失败的风险，所以仅停留在设想阶段。

之后，有人提出了冰盖处置的设想。就是把高放废料放置在南极或北极的冰盖上，由高放废料本身产生热量融化冰层，使废料桶最后沉到冰层底部，从而被永久隔离。但由于冰盖路途遥远，冰盖的地质演化具有不确定性，这种方法具有较大的风险。

此外，还有科学家提出将核废料罐装永久沉入4000 米以下的深海底部，海床底部的土质厚实，容易吸收放射性物质。但是海水有腐蚀性，可能腐蚀容器，造成废料外泄。因而这种方法只适合低放射性核废料。

经过多年的试验与研究，目前世界上公认的最安全可行的方法就是深地质处置方法，即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中永久保存——绝大部分国家都是这么做的。

由于巨大的危险性，储存核废料仓库的要求十分“苛刻”。具体说来，能够永久地将核废料封闭在一个“容器”里，并保证数万年内不泄漏出放射性。还要寻找一处安全、永久存放核废料的地点。这个地点要求物理环境特别稳定，长久地不受水和空气的侵蚀，并能经受住地震、火山、爆炸的冲击。

实验证明，在花岗岩层、岩盐层以及粘土层可以有效地保证核废料容器数百年内不遭破坏。从2004 年开始，芬兰就在北极圈附近动工开建一个规模庞大的核废料永久处理库，并已于2020 年年底开始投入使用。放置核废料的地下仓库，开挖于地下500 米青灰色马岩层当中。为了进一步阻隔核辐射，前往500米深处填埋地点的隧道，足足修了5000 多米，从地面一直往复蜿蜒向下。按照设计，这个填埋场将放置9000 吨左右的核废料，然后完全封闭，至少10 万年内不会发生泄漏事故。由于背靠芬兰西部的花岗岩基岩（已存在18 亿年），该设施的稳定性也能得到保障。地下温度和湿度都很低，这对于核废料的安全储存非常重要。至于这些核废料究竟能否保存10 万年，恐怕只有时间才能给出答案。

（资料来源： “中科院物理所”微信公众号、“扑克投资家”微信公众号，张云开图）