核电站是高效获取清洁能源的途径，一座核电站的寿命能达到60-70年，期间每年产生的电力可以提供给一个中等城市用电，但是核安全问题与核废料问题一直困扰人类科学家，核废料是指核燃料生产，加工和核反应之后，产生的不再需要的发射性废料，这些核废料可以分为固体，液体和气体3种，如何处理是个难题，如今困扰各国的核废料，中国这一神器完美解决，日本给3千亿都不卖？

1、世界难题—核废料处理

距1948年人类首次使用核能进行发电已经过去半个多世纪，在这半个多世纪里，三里岛核事故、切尔诺贝利核事故、福岛核事故层出不穷，让很多人谈核色变。是否应该利用核能的声音和争论也层出不穷。

而对于放射性核废料的处理更是世界性难题一直让科学家头疼。虽然核电属于清洁能源，但在使用过程中却依然会产生少量的废弃物，这些废弃物往往含有大量放射性，必须妥善处理，否则后患无穷。

这些核废料大多需要通过数十万年的衰变才能最终成为对人类无害的物质。在这半个多世纪里，无数科研工作者脑洞大开，提出了许多处理核废料的方法，比如有科学家就曾提出将核废料掩埋在南北极的冰盖或者海床下。让大海和冰盖稀释核废料，这显然是一个馊主意。再比如还有科学家提出将核废料发射到太空，直接扔出地球。这样的想法成本高昂，危险性也很大，也不现实。

核能作为一种高效的清洁能源，如何利用核电站，就体现出了一个国家的综合实力水平，相比于欧美发达国家来说，中国核电站技术的发展很晚，1994年才建造了国内第一个大型核电站并且投入商业化运营，不过如今中国核电产业已经步入发展快车道，据统计目前国内的核电站大约为30多座，包括华龙一号在内的一系列核电站，都使用了采用先进技术。

2、核废料的分类与处理

核废料可以简单分为中低放射性核废料和高放射性核废料。比如操作工具、工作服、反应堆内的零件或者冷却水都属于中低放射性核废料。它占核废料的97%，但放射性只有核废料全部放射性的5%，这些中低放射性废料先经过固体化封存，然后直接掩埋在10-300米的地下。大约经过300年左右，其放射性就不会对人造成伤害。比如大亚湾核电站，一年最多也就生产150立方米的中低放射性核废料。

被固体化的中低放射性核废料

这些中低放射性废料对外界的影响几乎可以忽略，对于人类而言并不是什么威胁，真正困难的是高放射性废料，它的体积只占核废料的3%，却包含了95%的放射性。它又被成为乏燃料，是二氧化铀燃料棒中的铀235含量低于1%时产生的。原本的燃料棒铀235的含量是3-5%，在经过链式反应之后，降至1%以下，这时燃料棒就无法产生足够的热量进行发电，需要弃置。

核废料构成

但这些乏燃料依然具有高放射性和高热量，必须妥善处理，否则后患无穷。这些乏燃料就像煤球一样，依然会发热，所以先需要离堆，在冷却水里冷却储存。冷却十几年之后，等温度降低到可以接受的范围，再将这些乏燃料运到干式贮藏区，进行干燥，然后才能做进一步的处理。就算直接掩埋，也需要先将其固化成玻璃，然后封闭在隔离辐射的容器之内，再深埋入500-1000米的地下，这些地下处置库选址也非常严格，既要防止地震、坍塌等地质灾害，又要防止地下水渗入泄漏，比如韩国的庆州，在掩埋这些核废料时就遇到了地下水渗入的问题，而遭到了周围居民的强烈抵制。福岛核废水的排放也是如此。所以如何处理这些核废料是每一个核电国家都头疼的问题。我们刚刚说的处理核废料的两种方法，也就是回收利用和填埋，就是针对这些乏燃料说的。

乏燃料

那乏燃料要如何变废为宝呢？

核反应燃料棒在反应前只有二氧化铀一种物质，但是成为乏燃料后，却有五十多种元素，几乎占据了半个元素周期表，而同位素更是多达几百种。这里面不仅有氢氦锂等元素，还有一些稀土元素，更有铀钚等放射性元素。这些放射性元素一旦释放出来，后患无穷。

这些乏燃料中95%都是二氧化铀，可以继续回收利用用于燃料棒的生产。还有1%是铀235和钚238等放射性元素。剩下的才是那些稀土、重金属元素。

其中的锕系元素属于战略资源，如果能回收效益无穷。比如其中的钚238和镎237可以用做核电池。在远离太阳的深空探索中使用，我们探测月球、水星等行星都可以用太阳能。但是如果想要探索火星，太阳能就不够用了，必须用核燃料电池，而钚238和镎237就是核燃料电池的重要材料。再比如钯金属，一吨核废料中只有1.5公斤的钯，钯作为一种贵金属广泛应用于催化剂和电子仪器中，每盎司更是高达3000美元，比黄金还要精贵。对于一些资源稀缺的国家，就算1吨核废料产出的钯再少，也要提取出来。比如日本，就在不断研究相关的提取技术。

钯金属

所以说难听点，用不好了叫做核废料，但是用好了，这些废料都是宝贝。在科研人员眼中，这些核废料是亟待开发的矿藏。通过对这些乏燃料的回收提取，可以大大减小核废料的体积和放射性，再经过地底深层填埋，完全可以保障核废料的安全性。

但说起来简单做起来难，这些核废料本身具有强放射性、还需要在强酸的条件下进行处理和回收，各种极端条件都占了，这对处理设备和萃取剂提出了极高的要求，处理起来自然也就相当困难。可以说对乏燃料的处理是目前人类最复杂也是最难的化工分离技术，没有之一。这就好比在烈日炎炎的沙漠中从一袋米中挑出唯一一粒坏米。同时这袋米还不能撒出来。简直是大浪淘沙，天方夜谭。

也难怪，对核废料的处理和回收一直成本高昂，对于这种处理技术，法国相对成熟，但每年也仅能处理800吨核废料。我国也发展飞快，虽然目前每年能处理50吨核废料，但很多处理厂还在建设筹备之中。大家想想，我国目前每年有1500吨核废料，未来每年有3200吨的核废料，而现阶段的处理能力仅为50吨，这是不是一个很好的商机？

当然，这也需要像稀土提取技术的发明人徐光宪院士一样的科研工作者不断研究和努力，找到高效且安全的核废料回收技术。假如有一天，各位观众中有人研究出了可商业化的核废料回收技术，那一定又是一项国之重器，不仅能够迅速商业化成为亿万富翁，还能获得诺贝尔化学奖，更能为国争光，走向人生巅峰。各位高智商的朋友们还不赶紧努力啊~

3、各国如何处理核废料

说完了这些，我们再来看看其他一些国家是如何处理核废料的？

芬兰瑞典

在芬兰的埃乌拉约基，在这不到一万人的小镇里坐落着芬兰的第一座核电站，同时这里也将成为全世界第一个核废料地下永久处置厂。目前芬兰有25%的能源来源于核电，四十年来，这里一直非常先锋地接受核电和核废料。全靠着三项法宝：透明化、地方接受和独立监管。市政府大约每年从核废料处理工厂收到2000万欧元的税，这是政府收入的四分之一。这些钱带动了当地的发展，养老院、学校各种社会福利一应俱全。

这些核废料会储存在这样宽1.8米，深6-8米的孔洞之中。核废料首先会用铸铁进行包覆，然后封存在这样的铜胶囊里，这些铜胶囊厚5厘米，每个造价都得几十万美元，可以将核废料封存10万年以上而不用担心泄漏。外部还有硼润土作为缓冲，抗震的同时也可以防止地下水渗入，最后以黏土块以及外层基岩回填保护。在里三层外三层的保护下没有任何安全风险。

一般人体一年会遭受1毫西弗的辐射，而芬兰的核废料处置厂最终每年只有0.01毫西弗的辐射，这非常微小，几乎可以忽略不计，所以安全性非常高。这样的设施可以抵挡环境变迁、冰河期等一系列自然及人为的挑战。芬兰人甚至自豪地表示，他们已经走在其他国家前面，并且没有把核废料留给子孙后代去解决。

芬兰的邻国瑞典也在使用相应的方式处理核废料。每年瑞典政府都会组织居民在隧道里进行马拉松比赛，让民众近距离接触核废料的处置，深入了解，打消他们的顾虑和担心。

中国

在中国核电站数量不断增加后，也就产生了大量的核废料，如何处理核废料问题就显得非常关键，核废料具有极强的放射性，而且半衰期达到几百年，目前人类处理核废料，传统的手段十分繁琐，比如深度钻孔，将核废料包裹在密封的铅结构或者钢结构中，深埋地下几千米的区域，让核废料自行衰竭，这种过程非常缓慢，属于深埋法的一种。

还有一种方式是寄哪个核废料储存在海床下封存，海洋中大部分区域是由厚重的粘土构成，最适合吸收放射性衰变，此外也有冰冻处理，封存到合成岩，送入太空等方法，总得来说，这些传统方法都是找个不危害植物生长，自然环境和人类健康的地方封存起来，让核废料自己慢慢衰变，但是这种方法并不好，自行衰竭的时间实在太长，中国想了一个好方法。

中国的方法就是从源头减少核废料的产出的数量，将核电站能够产生的核废料减少，这个方法用到了一个先进的装置，它就是“启明星2号”，这个设备是铅基核反应堆零功率装置，它能让核燃料的使用效率提升到95％，而且还可以对核燃料反应后产生的核废料进行回收，让核废料得到有效利用，可以让释放的能量转化为电能，让核废料失去放射性危害。 目前中国成为全球掌握核废料处理技术的国家，采用人工干预的方式，让核废料不需要几百年的半衰期，就能快速失去放射性危害，而且也能让核电站产生的核废料数量变得非常少，看到中国这项专利技术后，欧美日本等国家眼红脖子粗，日本表示可以给中国3000亿来学习，还愿意答应其他要求，就希望一次性得到技术，但是国家多方面考虑后直接拒绝了。

美国

马斯克宣布有一种新的核技术，它被称为双燃料反应堆。到底什么是一个双燃料反应堆？据了解，它是一个全新的设计版本，可以最大限度地提高能源效率，建立在当今的工业技能机械工程材料和制造技术背景之上，利用快速实施做好准备双流体原理将液体燃料的所有优点与堆芯液态金属冷却结合在一起，从而简化了紧凑型反应堆的设计被动安全，具有极高的功率密度。

马斯克表示使用这种新的单独燃料回路和冷却系统具有许多优点，除了简化整体概念外，它拥有非常高的功率密度和固有安全性，既降低了成本，又提高了效率，并且无需进行广泛的材料研究。燃料现在可以尽可能慢地循环，以提供最佳的燃耗率，而冷却剂可以尽可能快地循环，以提供最佳的散热效果。不仅提高了功率密度，还提高了燃料的沸点，因此它可以允许非常高的工作温度下运行。

不过目前这种新型反应堆只有一家公司正在研究这项技术，他们承诺一旦双流体发电厂开始批量生产，一个国家可以在十年内实现电网脱碳，因为其核心双流体发电厂已经设计了基本的自然法则如果温度升高，核燃料会膨胀，原子反应性会自动下降，温度会完全自行下降，因此反应堆永远不会像一杯水那样过热，桌子也不会自动沸腾。那么你认为双燃料反应堆在未来真的会替代现在的核能源吗？

来源：大禹说科技，霹雳火科技，怪奇物言