（核废料手套箱）掩埋，储存，回收：关于核废料，哪个才是最优解

先看欧洲

意大利建设76座掩埋场

2012年1月5日，意大利政府批准了意核能设备管理公司核废料境内处理计划，未来将在意大利七个大区建设67座核废料储存掩埋场。1986年4月26日，乌克兰普里皮亚季市切尔诺贝利核电站发生核反应堆破裂事故后，1987年，意大利就核能应用问题举行全民公投，最终以压倒性投票决定，将不再发展并逐步废除核电站。根据全民公投决定，意大利政府陆续关停了仅有的4家核电站，并组建由国家经济发展部直接领导的意大利核能设备管理公司、意大利可再生电力资源管理公司(GRTN)负责收购核电站，并拆除核电站设施和处理核废料。

长期以来，意大利核能设备管理公司一直负责维护关停的核设施，并对核废料进行保护，避免泄漏。由于核废料一直无法完全处理，导致核电站的设施难以拆除。此前，意大利核能设备管理公司通常将核废料送往国外的专业机构进行处理。2010年，意大利通过立法批准建设国家放射性物质掩埋场，并停止了核废料外送工作。

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根据意大利国家新技术、能源与环境局及国土和海洋资源环境保护部的批复，未来意大利核能设备管理公司将在皮埃蒙特、托斯卡纳、拉齐奥、普利亚、巴斯利卡塔、撒丁岛和西西里7个大区，分别立67座核废料储存掩埋场。意大利核废料处理首先是将核废料装入特殊材质的金属容器，然后再由特殊的混凝土进行二次加封，并掩埋至符合一定地质条件的掩埋场。

该核废料处理方案设计使用寿命为350年。根据计划，即将建设的核废料掩埋场占地150公顷，其中110公顷用于掩埋核废料，40公顷用于建立配套管理设施。该公司将对这些被掩埋的核废料进行至少长达300年的实时监测，以确保没有放射性污染。

冷却池逐渐饱和

就多建几座反应堆

今年年初，法国西北部“拉阿格”燃油核废料处理中心的冷却池将在2030年饱和。欧安诺敦促法国政府应在2025年前制定核电发展的长期战略，全面更新核废料处理厂的老旧设备，保障国家核能安全。据国际能源机构数据，常年以来法国一直是世界上核能发电比例最高的国家，比例占全国总发电量的70%，位列全球首位。

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此前，法国总统马克龙曾宣布，法国政府计划在2050年前建造六个新的核反应堆。该举遭到环保人士的猛烈批评称“核能的快速发展看似能够帮助法国节能减排，但本质上是用一个新的麻烦代替旧的麻烦：“如果马克龙不考虑核燃料、核废物的处理，法国政府就担当不起制定科学核政策的责任。这是我们无法回避的问题。”消息人士补充称：“比起美国，法国在核电层面拥有真正的技术优势。国际社会上只有俄罗斯能在核废料处理、回收领域和法国相提并论。”

核废料“变废为宝”

给航天器做电池

去年在巴黎召开的欧洲空间局（ESA）理事会会议上，ESA同意资助名为“使用放射性同位素能源的欧洲设备”的计划。该计划旨在开发由放射性同位素镅-241提供电能的装置，以替代现有的钚-238电池，助力欧盟探索月球及更遥远的地方。目前欧洲科学家正在开发一种以核废料镅-241为动力的电池，到本世纪末，这些装置能为航天器长效供电而不依赖太阳能电池板，以助力该机构探索月球及太阳系的遥远区域。目前，对于无法由太阳能完成的任务，ESA都依赖美国或俄罗斯合作伙伴研制的钚-238电池为相关任务提供动力。

长期以来，缺乏电源限制了欧洲科学家单独提出的太空任务的开展。2014年，ESA的“菲莱”彗星着陆器降落于彗星上太阳光照射不到的地方，其上的太阳能电池板变得毫无用处，导致“菲莱”只运行了不到3天就进入深度休眠状态。

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支持这项新计划的ESA咨询委员会主席、法国梅东巴黎天文台的天体物理学家阿西娜·库斯坦尼斯说：“多年来，欧洲科学家一直在说，如果你想去很远或者去黑暗寒冷的地方，没有其他办法。”而镅是钚衰变产生的副产品，也是核废料中目前较难处理的一种成分，此前从未被用作燃料。与钚相比，镅最大的优势是它更便宜、更丰富，可以将原本无用的废物重新利用。，镅的半衰期比钚-238长，这意味着它的寿命更长。尽管每克镅含有的能量更少，但由于其更容易获得，因此提供同等电力的成本约是使用钚的1/5。钚-238是在用中子辐照镎靶的过程中制造而成。英国国家核实验室的研究表明，镅可以从民用发电厂使用的再加工核燃料中提取出来，并制成燃料球，构成电池的核心。

在与英国国家核实验室的合作中，英国莱斯特大学的一个团队开发出了两种设备：一种放射性同位素加热装置，它利用镅衰变过程中产生的热量加热仪器；另一种放射性同位素热电发电机，它利用在金属板之间产生温差来发电。

这些电源系统一旦研制成功，可以在任何无法使用太阳能的任务中发挥作用。比如，在月球上持续14个地球日的夜晚开展探索任务，以及应用于木星以外的太阳系探险任务中。

有用的核废料

就要储存起来

去年年底，瑞典政府批准建造首座核废料储存库以解决本国核废料的长期安全储存问题。核废料储存库将使用铜罐、膨润土和基岩三层屏障，保护人和环境免受辐射伤害。核废料将封存在铜罐中，周围再填充膨润土，并放置在约500米深的基岩中。储存库将能储存1.2万吨核废料，封存期预计为10万年。据世界核工业联合会统计，瑞典目前拥有3个核电站共6座反应堆，可满足该国大约40%的电力需求。

中国核废料固化能力提高

包容能力千年以上

2021年，国内首座高水平放射性废液玻璃固化设施在四川广元正式投运。这是我国核工业产业链后端的标志性工程，标志着我国已经实现高放废液处理能力零的突破，成为世界上少数几个具备高放废液玻璃固化技术的国家。

“放射性废液玻璃固化”，是在 1100 度或更高温度下，将放射性废液和玻璃原料混合熔解，待其冷却后，形成玻璃体。而“玻璃体”的浸出率低、强度高，能够有效包容放射性物质，并形成稳定形态。这种处理方式是目前国际上最先进的废液处理方式。不过，这需要强大的工业与制造业基础做支撑，此前世界上仅美、法、德等国家掌握了相关技术。

（文章内容来源于网络）

浅谈核废料回收

处理方式有所不同

核废料是核燃料经过核裂变反应后剩余的产物，但核裂变反应有一个独特之处，反应前只有二氧化铀一种物质，但反应后却会产生五十多种新元素，几乎占据了半个元素周期表。特别是其中的放射性会成倍增加。核燃料和反应后的乏燃料也就是通俗说的核废料的放射性，不可同日而语。如果不加处理任由其泄露出来，会造成严重的环境污染。

另一个原因是，核废料中其实还蕴涵着超过极大的资源。这就是“铀”。铀是自然界中仅有的几种能发生核裂变的核燃料之一，自然界中平均每吨地壳物质中含有2.5克铀，然而它在各种岩石中的含量很不均匀，而且总是以化合状态存在。

虽然铀的储量比金银等元素还高，但提取它的难度却比黄金白银大得多。并且随着核工业的发展，世界各地的核电站对铀资源的需求快速增加，据统计如果按照现在核电产业的发展速度，几十年后世界上的铀资源将被消耗殆尽。如果能从核废料中提取出铀、钚等几种能够作为核燃料的元素满足未来核能持续发展的需要。

目前国际上对于核废料也就是乏燃料的处理存在两个观点。第一个，也就是最主流的观点认为应该对它重视并尽早进行处理。这些国家以法国、英国、中国为代表。另外一个观点是以美国为代表的，认为可以先不处理，先把核废料贮存起来。而实际上回收处理的过程也是非常复杂的。首先要进行剪切，剪切成一小段一小段的。最后把它用强酸溶解，溶解之后才能进行进一步分化学分离回收。

关于核废料回收安全

我们有话要说

核研究领域手套箱主要涉及放射性物质的处理，需要保证操作人员免受放射性威胁，以安全第一为原则。在核废料、后处理、核能和核研究领域使用的手套箱有严格的规定，所以在设计核应用手套箱时严格遵守环境保护和质量控制等一系列国际安全标准。

核工业手套箱产品特点

专业核级手套箱密封性好，无气体泄漏，配有排风体系，排风量可调，箱体内外均为特殊不锈钢板，中间为铅板/ 铅砖，铅板/ 铅砖厚度依据内部放射源辐射强度断定。

1. 观察窗一般为铅玻璃，厚度依据内部放射源辐射强度断定。

2. 内部能够集成各种所需设备。

3. 操作手套为进口铅手套。

4. 设备圆角处理。

三种装置

1.快速更换过滤器或过滤器滤芯装置：

主要解决了过滤器取出过程中污染物会散发到大气中污染环境的缺陷。它可以实现过滤器或过滤器滤芯的快速更换，达到实验的目的和保护环境的目的。

2.物料转移装置：

将有害有毒或无菌材料从一个密闭容器转运到另一个密闭容器，在进行转运时不污染密闭容器或密闭容器周围的环境。转移装置包括α端口——通常安装在隔离器/手套箱壁上，以及产品传输端口β设备。两个组件配在一起时，可以在持续控制下将材料从环境中快速转入和转出。

3.袋封装置：

该装置的袋子用于单独传送无菌产品或废料的功能，装完组件后，可对该袋子进行灭菌，并且可随时连接至装灌线。不同的配置可以为各个领域提供全方位安全防护。

核工业核级过滤器机组

1.尾气处理：额定风量60立方/小时（三级过滤）设计方案

2.预过滤器：60m3 /h，过滤效率≥85（重量法），初阻力≤50Pa

3.初级过滤器：60m3 /h，过滤效率≥99（计数法），初阻力≤250Pa

4.高效过滤器：60m3 /h，过滤效率≥99.99（钠焰法），初阻力≤250Pa

5.泄漏率要求＜10-7 Pa·l/s

6.接口为KF40法兰

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