把核廢料發送到太空？

格林

近期，日本政府決定以海洋排放方式處理福島核電站的核廢水，受到了本土漁業、周邊國家的抗議以及多國的譴責。因為它的核廢水與核電站在正常運行下排放的冷卻水根本不是同一種水。

2011 年3 月11 日，日本東北部太平洋海域發生地震及海嘯，導致福島核電站放射性物質泄漏到外部，造成嚴重的環境后果。福島核事故初期，為緩解危害，向其4 臺機組的反應堆、安全殼和乏燃料水池內注入了大量海水和淡水，雖然對燃料進行了有效冷卻，但由于其與損毀堆芯直接接觸，產生了大量放射性廢液，這些廢液雖然已經被處理過了，但還是比普通冷卻水有更高的放射性。一旦排入海中，整個太平洋沿岸的國家都可能受到影響。

核電站與傳統的火力發電站相比，具有無廢氣排放、不加重溫室效應、能量密度大等優點，但如果不正確處理核廢料，會對生態及人類造成危害。核廢料放出的射線會對生物體造成輻射損傷，對人體健康產生不可逆的傷害。而且，核廢料的放射性不能用任何物理、化學等人工方式消除，只能靠其自身衰變減少，對人類的威脅甚至可以持續幾萬年甚至數億年。

核廢料可以根據其輻射量的大小分為低、中、高級別。對于中低級別的核廢料來說，它們占到了所有核廢料中的99%，且它們的半衰期一般為幾十年，危害相對較低。以我國廣東北龍中低放處置場為例，首先要建造好可以隔絕輻射的混凝土結構，然后將核廢料壓縮或者固化之后放入特定的金屬桶或混凝土容器，再將密封好的容器移入建設好的混凝土結構中，在上面澆灌混凝土，并且設置可移動的防雨帳房，防止由于雨水滲入導致的有害物質泄漏。

對于高放射性核廢料的安全處理方法就不那么簡單了。人類從20 世紀50 年代起就開始了相關研究。有人曾提出用火箭把高放廢料送到宇宙空間。但此方法費用極高，而且火箭發射還有失敗的風險，所以僅停留在設想階段。

之后，有人提出了冰蓋處置的設想。就是把高放廢料放置在南極或北極的冰蓋上，由高放廢料本身產生熱量融化冰層，使廢料桶最后沉到冰層底部，從而被永久隔離。但由于冰蓋路途遙遠，冰蓋的地質演化具有不確定性，這種方法具有較大的風險。

此外，還有科學家提出將核廢料罐裝永久沉入4000 米以下的深海底部，海床底部的土質厚實，容易吸收放射性物質。但是海水有腐蝕性，可能腐蝕容器，造成廢料外泄。因而這種方法只適合低放射性核廢料。

經過多年的試驗與研究，目前世界上公認的最安全可行的方法就是深地質處置方法，即將高放廢料保存在地下深處的特殊倉庫中永久保存——絕大部分國家都是這么做的。

由于巨大的危險性，儲存核廢料倉庫的要求十分“苛刻”。具體說來，能夠永久地將核廢料封閉在一個“容器”里，并保證數萬年內不泄漏出放射性。還要尋找一處安全、永久存放核廢料的地點。這個地點要求物理環境特別穩定，長久地不受水和空氣的侵蝕，并能經受住地震、火山、爆炸的沖擊。

實驗證明，在花崗巖層、巖鹽層以及粘土層可以有效地保證核廢料容器數百年內不遭破壞。從2004 年開始，芬蘭就在北極圈附近動工開建一個規模龐大的核廢料永久處理庫，并已于2020 年年底開始投入使用。放置核廢料的地下倉庫，開挖于地下500 米青灰色馬巖層當中。為了進一步阻隔核輻射，前往500米深處填埋地點的隧道，足足修了5000 多米，從地面一直往復蜿蜒向下。按照設計，這個填埋場將放置9000 噸左右的核廢料，然后完全封閉，至少10 萬年內不會發生泄漏事故。由于背靠芬蘭西部的花崗巖基巖（已存在18 億年），該設施的穩定性也能得到保障。地下溫度和濕度都很低，這對于核廢料的安全儲存非常重要。至于這些核廢料究竟能否保存10 萬年，恐怕只有時間才能給出答案。

（資料來源： “中科院物理所”微信公眾號、“撲克投資家”微信公眾號，張云開圖）