核废料
1976年，由弗劳尔斯勋爵主持的英国皇家环境污染委员会的一份报告指出:“在没有合理的怀疑证明存在一种方法可以确保在无限的未来安全控制长寿命的高放射性废物之前，不应该承诺进行大规模的核裂变发电计划。”从那时起，核废料管理问题在公众关于核能的讨论中显得尤为突出，并被反对核能的人反复强调。
核反应堆运行的主要危害之一来自它们产生的废物，特别是留在燃料棒中的裂变产物。当铀或钚在核反应堆中燃烧时，裂变产物会不断累积，直到吸收大量中子，导致反应堆无法工作。为了避免这种情况，乏燃料棒不断被从反应堆中取出，并被新的燃料棒替换。乏燃料棒被送往后处理工厂，在那里铀和钚被分离出来，用于制造新的燃料棒。剩下的部分含有高放射性的裂变碎片。如前所述，裂变碎片是许多半衰期差别很大的不同原子核的混合物。处理裂变碎片的第一步是将它们储存在地面上的安全罐中几十年，这样，来自短命核的大部分放射性就会衰变掉。然后，剩余的部分被浓缩和熔化，形成玻璃状或陶瓷状物质。为了额外的安全起见，它被放在不锈钢容器里，然后埋在远低于地表的马厩里地质形成比如粘土，废弃的盐矿和花岗岩。这样，裂变产物就不可能逸出并造成伤害。欧洲共同体赞助的一项详细研究已经证实了这一点。最终，经过数年，裂变碎片的放射性会衰减，直到与周围岩石的放射性相似。
核反应堆产生的放射性废料量并不大。每年，一个核反应堆产生大约4立方米(厘米)的高放射性废物，100厘米的中等放射性废物和530厘米的低放射性废物。从1956年到1986年，英国产生的高浓度废物总量约为2000厘米，与一所普通房屋的体积相当。与制造业产生的大量有毒化学废物相比，这是非常小的，其中大部分被埋在海里或排放到大气中。废物处理和退役的成本估计低于0.001-0.002欧/千瓦时。
这是对核废料量的另一种估计电厂是阿贝尔·冈萨雷斯在《国际原子》杂志上发表的能源机构公告。它每年使用27吨燃料，产生约27吨高放射性废物，310吨中等放射性废物和460吨低放射性废物。这些数字可与2.2节中燃煤电厂的相应数字进行比较。
高放射性核废料由铀(95%)、钚(1%)和裂变产物(4%)的混合物组成，其中包括长寿命放射性元素。铀和钚可以通过再处理分离出来，用作反应堆燃料。因此，大多数燃料元件不是废物，而是有价值的材料。
英国的分离钚库存约为135吨，燃料供应中还有8640吨贫化、天然和低浓缩铀。钚和铀已经被回收作为反应堆燃料，钚被回收为混合氧化物燃料，铀被回收为新燃料。一吨钚的能量含量相当于300万吨煤，因此英国钚库存的价值超过1.2亿英镑。现在铀的价格高达每磅100美元，贫化、天然和低浓缩铀的价值约为100亿英镑。到2020年，塞拉菲尔德将有大约10.6万吨贫铀。它的能量含量为1000兆瓦热日/吨，其中一吨足以为1000兆瓦反应堆提供一年的燃料。如果批发电价为5便士/千瓦时，那么每吨电力的价值为6亿英镑，因此总价值约为64万亿英镑，足以供应英国所有的家庭、工业和电力运输600年。这些铀的能量相当于1500亿桶石油当量，是沙特阿拉伯总储量的5倍(核问题29,2007年5月)。
使用放射性物质的医疗和工业过程也会产生一些低放射性废物。这种废料可以和核反应堆的类似废料一起安全地储存起来，只要把它埋在离地面很近的地方，不受干扰。
为了说明核废料处理所涉及的数量，一个大约只有香烟一半体积的核燃料颗粒可以产生足够一个四口之家一年的能量。从其他来源获得同样数量的能源需要一吨石油、两吨煤、五吨木材或三万立方英尺天然气。经过再处理后，来自原始颗粒的废物大约是针头大小。新设计的核反应堆产生的废物将不到现有反应堆的十分之一。
由Carlo Rubbia提出的一种新型反应堆目前正在欧洲核子研究中心和洛斯阿拉莫斯进行研究。它不仅非常安全，而且还能消耗自己的废物。最终，人们希望它能被开发成动力反应堆，但首要目标是用它来销毁核废料。反应堆的设计使其始终处于次临界状态，因此不存在发生事故的可能性。为了维持反应需要更多的中子，这些中子是由散裂产生的。为了达到这一目的，在一个单独的加速器中产生一束高能(约1 GeV)质子，这束质子击中用液态铅冷却的反应堆。质子与铅相撞，产生大量中子，每个质子产生大约50个中子。裂变产生了更多的中子，中子通量如此之高，以至于废物被消耗掉了。这个反应堆非常安全，因为一旦质子束关闭，反应就会停止。反应堆以通常的方式产生能量，大约5%到10%的能量足以驱动质子加速器。 The fuel used in this reactor is a mixture of thorium and uranium 233 or plutonium 239 that are fissionable by slow neutrons. It is surrounded by pure thorium, chosen because it is plentiful and is transformed to uranium 233 by neutron capture. The reactor thus breeds and burns uranium 233. A proton beam of 15 mA can produce about 200 MWe; an associated advantage is that less plutonium is produced. The molten lead coolant transfers the heat of the reaction by convection to the heat exchangers. This type of reactor can burn actinides that are not fissionable by thermal neutrons. The energy produced in such a reactor by burning 1 kg of thorium is equivalent to that produced in a pressurised water reactor by burning about 250 kg of uranium.
对海洋处理的研究表明，风险微乎其微。尽管如此，《伦敦倾倒公约》还是投票决定暂停这种做法，这是出于政治而非科学考虑而作出决定的又一个例子。核能的反对者现在不仅拒绝废物处理，还拒绝为寻找最佳处理方法而进行的科学研究。可以提到的是，海洋中已经含有4亿吨铀和其他放射性元素，远远超过我们想要放在那里的数量。
自1976年提出报告以来，处理核废料的情况发生了很大变化。委员会主席弗劳尔斯勋爵认为，本节开头提到的条件现在已经得到满足。“他说国际社会的努力已经充分展示了核废料处理技术，不应再以此作为阻碍核发展的理由”(核问题29,2007年10月)。根据经合组织核能机构的说法，“有一个广泛的科学和技术共识，即在深部地质构造中沉积是一种适当和安全的方法，可以在很长一段时间内将其与生物圈隔离开来”(核问题，2000年9月，第3页)。
在其使用寿命结束时，核反应堆必须退役，即停止使用，拆除，并将场地归还给它初始状态．这笔费用是通过每年从出售反应堆产生的电力中拨出一小部分来支付的。如果“退役成本包括废物管理，电力成本仍然低于天然气、煤炭、太阳能或风能”(核问题27,2005年11月)。退役成本的数字在第3.11节中给出。
继续阅读:《核能与世界和平
这篇文章有用吗?
