乏燃料，簡(jiǎn)單說，就是核電站發(fā)電使用后的燃料，類似于火力發(fā)電站中的“煤渣”，但與煤渣不同，這些核廢料充滿危險(xiǎn)性卻又渾身是寶。
中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程指揮部總工程師徐銤向《世界新聞報(bào)》記者介紹，中國(guó)的秦山、大亞灣等核電站用的都是熱中子反應(yīng)堆（簡(jiǎn)稱熱堆）。熱堆中使用的核燃料，主要是從天然鈾中提取的同位素鈾-235，它與熱中子撞擊產(chǎn)生裂變能量。但是在天然鈾中，僅有不到1%的鈾同位素能夠在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應(yīng)，而占天然鈾絕大部分的同位素——鈾-238卻不能。同時(shí)，鈾-238在熱堆反應(yīng)中經(jīng)過幾次核蛻變，變成钚-239，這種物質(zhì)在熱堆中不能得到有效利用。這意味著，鈾燃料中99%的能量被浪費(fèi)了，只能被丟棄。
扔掉的“寶”從某種程度看還不如垃圾，因?yàn)榉θ剂现斜姸喾派湫栽囟紦碛袛?shù)以萬(wàn)年乃至上百萬(wàn)年的半衰期（編者注：放射性原子核數(shù)衰變掉一半所需要的統(tǒng)計(jì)期望時(shí)間）。高放射性乏燃料含有多種對(duì)人體危害極大的放射性元素，僅10毫克的钚就能使人斃命。
根據(jù)中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“高放廢物地質(zhì)處置戰(zhàn)略研究”的報(bào)告，秦山核電站每年產(chǎn)生10噸左右的乏燃料，大亞灣核電站每年則有40噸左右。在“十二五”規(guī)劃中，中國(guó)的核電產(chǎn)業(yè)將迎來大發(fā)展，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)的核電裝機(jī)容量將從既定目標(biāo)4000萬(wàn)千瓦提高到7000萬(wàn)至8000萬(wàn)千瓦。以未來我國(guó)7000萬(wàn)千瓦核電裝機(jī)計(jì)算，每年將產(chǎn)生約38500立方米的低放射性固體廢物。
半衰期長(zhǎng)達(dá)百萬(wàn)年的放射性元素對(duì)地球的影響超出人類可控范圍。而由于現(xiàn)有資金及技術(shù)上的局限，核廢料處理一直是世界性難題。美、俄、英、法等核電大國(guó)，圍繞核廢料運(yùn)輸和儲(chǔ)存近年來發(fā)生過多次民眾大規(guī)模抗議。核電的大發(fā)展，對(duì)中國(guó)的核廢料處理能力更是提出了巨大挑戰(zhàn)。
核廢料深埋地下
目前，國(guó)際上處理核廢料的方式主要有“再處理”和“直接處置”兩種。“再處理”主要是從核廢料中回收可進(jìn)行再利用的核原料，包括提取可制造核武器的钚等元素。“直接處置”則是將高放射性核廢料進(jìn)行“地下深埋”。
《世界新聞報(bào)》記者從國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)處了解到，中國(guó)目前采取的是“直接處置”的方式，且對(duì)于中低放射性廢物已經(jīng)有了較為成熟的處置技術(shù)。不論是固體核廢料還是液體核廢料，都先進(jìn)行固化處理，然后裝進(jìn)固定大小的不銹鋼桶，放在近地表的處置庫(kù)。中國(guó)已建成的中低放廢物處置場(chǎng)有兩個(gè)，即位于甘肅玉門的西北處置場(chǎng)及位于廣東北龍的華南處置場(chǎng)。
高放射性廢物的處置則麻煩得多，目前中國(guó)與大多數(shù)國(guó)家采用的是“深部地質(zhì)處置”方式：將乏燃料廢液制成水泥固化、瀝青固化或玻璃固化的固體，裝入可屏蔽輻射的金屬罐中，再放進(jìn)位于地下500米—1000米的處置庫(kù)內(nèi)。為保障核元素不會(huì)向外遷移，裝有核廢料的罐體周圍須充填有回填材料，同時(shí)還要找到一塊巨大的天然巖石做處置庫(kù)的外殼。
掩埋核廢料需要巨大的地下空間，業(yè)內(nèi)專家早就開始呼吁：“我國(guó)需要加緊核廢料處理廠建設(shè)，加緊核廢料轉(zhuǎn)化再利用技術(shù)研究，以提高核廢料處理能力。”
核廢料運(yùn)輸異常嚴(yán)謹(jǐn)
除了需要尋找條件合適的地下空間，乏燃料在運(yùn)輸過程中也一點(diǎn)大意不得。由于中國(guó)已建成和在建的核電站大多位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)，核電站與主要核廢料處置庫(kù)之間相隔數(shù)千公里，運(yùn)輸過程需耗時(shí)一周左右，沿途還要經(jīng)過許多人口稠密的地區(qū)，因此核廢料的運(yùn)輸安全問題不容半點(diǎn)閃失。
一位業(yè)內(nèi)人士告訴《世界新聞報(bào)》記者，無(wú)論是運(yùn)送乏燃料的托運(yùn)者還是承運(yùn)者，都要經(jīng)過國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格審批。運(yùn)送前，核廢料先被裝入能有效屏蔽輻射的特殊罐狀運(yùn)輸容器，運(yùn)輸核廢料的火車和汽車車廂也必須經(jīng)過特殊改裝。在選擇運(yùn)輸路線時(shí)，有關(guān)部門將對(duì)沿途的道路、橋梁及地形環(huán)境等因素進(jìn)行詳細(xì)分析比較，選擇出最安全的線路。
在運(yùn)送過程中，武警部隊(duì)對(duì)運(yùn)輸核廢料的車隊(duì)進(jìn)行全程武裝押運(yùn)，車隊(duì)還配備有專門的導(dǎo)引車、保衛(wèi)車等保障車輛，沿途各地公安、交通部門也會(huì)做好各項(xiàng)配合工作。不但如此，有關(guān)部門還將通過衛(wèi)星全程監(jiān)控運(yùn)輸車隊(duì)，隨時(shí)掌握車隊(duì)位置。已經(jīng)通過審批的運(yùn)輸方案和運(yùn)輸車輛絕對(duì)不允許擅自改變。據(jù)這位業(yè)內(nèi)人士介紹，2009年，就有一家單位由于擅自更換了運(yùn)輸車輛的車型，并改變了運(yùn)輸路線而遭到國(guó)家核安全局的通報(bào)批評(píng)。
中國(guó)何時(shí)變廢為寶
儲(chǔ)存有危害，運(yùn)輸有危險(xiǎn)，成了“燙手山芋”的乏燃料，很快就要迎來它的新使命。隨著中國(guó)成功實(shí)現(xiàn)核動(dòng)力堆中燃燒后的鈾、钚材料的回收，中國(guó)有望將钚材料在快堆上實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
徐銤告訴《世界新聞報(bào)》記者，快堆的全稱是快中子反應(yīng)堆，屬于全球第四代核能系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，其燃料就是熱堆中的廢料钚-239，而且，它一邊消耗放進(jìn)去的原料钚，一邊又生產(chǎn)出新的钚，且再生速度高于消耗速度。每過一段時(shí)間，快堆核電站所得到的钚-239，還可以裝備一座相同規(guī)模的快堆。在快堆中，鈾的利用率可以達(dá)到60%-70%。而且，貧鈾、低品位的鈾礦，乃至海水里的鈾，都可以成為快堆的燃料來源。
世界上，比較經(jīng)濟(jì)的可開采天然鈾約有500萬(wàn)噸，價(jià)格約為130美元一公斤。并非鈾大國(guó)的中國(guó)每年都要從澳大利亞等國(guó)進(jìn)口天然鈾。如果能推廣快堆技術(shù)，僅中國(guó)已探明的鈾資源就足夠用上3000年。快堆的好處不僅僅在于能夠榨干鈾的能量，更能抹干它的毒性。乏燃料在快堆反應(yīng)中經(jīng)過回收再利用以后，放射性物質(zhì)的衰變期只有二三百年，可以大大減少核廢物的處置量。
目前，美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)都在推進(jìn)快堆的研究和商用開發(fā)，實(shí)現(xiàn)商用的時(shí)間預(yù)計(jì)在2030年到2035年之間。徐銤介紹，中國(guó)的快堆預(yù)計(jì)于2016年開始設(shè)計(jì)，2028年建成第一座。那時(shí)候，“國(guó)家有多少钚出來，我們就建多少個(gè)這樣的快堆，讓國(guó)家的核能大大的發(fā)展。”
不過，實(shí)現(xiàn)乏燃料循環(huán)利用過程中的高投入和未知的經(jīng)濟(jì)性也引來了一些學(xué)者的反思。清華大學(xué)國(guó)際問題研究所核問題專家李彬?qū)Α妒澜缧侣剤?bào)》記者說，鈾資源越來越少之后，接下來發(fā)揮作用的可能是那些鈾礦石品位較低的鈾礦，钚的作用不一定能馬上顯示出來。因?yàn)閺姆θ剂现刑崛☆衼戆l(fā)電，其經(jīng)濟(jì)性目前來看并不合算。李彬認(rèn)為，乏燃料后處理和快堆方面的研究是一種風(fēng)險(xiǎn)性技術(shù)投資，盡管在科學(xué)技術(shù)探索上有一定意義，但未來科技發(fā)展方向是不是這樣，還需要論證。
