將核電站的核廢料乏燃料等扔在活火山的火山口里，可以嗎？ADS又是什么黑科技？

核電站在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生核廢料，如經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)的燃料組件、控制棒等，地球上有很多活火山，大部分火山處在無(wú)人的地方。

能否將這些核廢物扔在火山里面，讓火山給他燒化了？或者順著巖漿流入地殼深處消除放射性呢？

核電站在運(yùn)行過(guò)程中的確會(huì)產(chǎn)生一些放射性廢物，高放射性廢物主要就是經(jīng)過(guò)燃燒的乏燃料。

核燃料使用的主要材質(zhì)是二氧化鈾陶瓷燃料芯塊，二氧化鈾的熔點(diǎn)一般是2800攝氏度，燃料棒包殼是鋯鈮合金，這是因?yàn)殇嗏壓辖鹪?00～400℃高溫高壓水中具有良好的抗蝕性能和力學(xué)性能，常用來(lái)包裹燃料棒，但超過(guò)400攝氏度就會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)。

火山巖漿的溫度其實(shí)并沒(méi)有大家想象的那么高，酸性巖漿溫度僅僅為650～850℃，基性巖漿溫度較高也就1100℃左右，也就是說(shuō)如果將燃料棒投入到火山口后，燃料棒根本不會(huì)熔化，隨著火山噴發(fā)又會(huì)重新被噴射到地面上。

火山灰能夠提供肥沃的土壤，很多國(guó)家農(nóng)民都在火山口附近種植莊稼，噴射出來(lái)的核廢料必然會(huì)影響到附近人的身體健康，如果是噴射口較深的死火山倒是可以作為核廢料埋藏點(diǎn)的，深埋地下后，隨著時(shí)間的推移，核廢料自然衰變，放射性就會(huì)減弱。

圖示：核燃料組件

核廢料另一個(gè)不適合仍在活火山口的原因是半衰期是放射性物質(zhì)的固有屬性，僅僅通過(guò)熔化這種物理變化是無(wú)法改變放射性物質(zhì)的半衰期的，也無(wú)法消除放射性。

核廢料具有放射性是因?yàn)楹藦U料中的一些放射性物質(zhì)在不斷地自然衰變，衡量衰變快慢的一個(gè)物理量叫半衰期。核廢料中放射性元素的半衰期長(zhǎng)達(dá)幾十年到數(shù)十億年不等，放射性物質(zhì)不管是以固體形態(tài)還是液體形態(tài)存在，其半衰期都不會(huì)發(fā)生改變，也就是放射性強(qiáng)度并不會(huì)發(fā)生改變。

圖示：放射性衰變

乏燃料之所以危害大，是因?yàn)槠浜袑?duì)人體危害極大的高放射性元素，我們平常談之色變的核廢料主要也是指這一類。核燃料在堆內(nèi)經(jīng)過(guò)中子轟擊發(fā)生核反應(yīng)后，燃耗深度達(dá)到卸料標(biāo)準(zhǔn)的燃料組件從堆內(nèi)卸除，即為乏燃料。乏燃料中含有含有大量未用完的可增值材料238U或232Th，未燒完的和新生成的易裂變材料Pu239、U235或U233以及核燃料在輻照過(guò)程中產(chǎn)生的Np、Am、Cm等超鈾元素，以及裂變?cè)豐r90、Cs137、Tc99等。

圖示：燃燒前后成分對(duì)照*來(lái)源世界核學(xué)會(huì)

那么這些乏燃料怎么正確處理呢？

處理大概分為兩類：一類是開(kāi)式循環(huán)，如美國(guó)、加拿大、瑞典等國(guó)家，通俗來(lái)講就是找穩(wěn)定地質(zhì)帶深埋貯存；第二類就是閉式循環(huán)，如我國(guó)、日本、法國(guó)等國(guó)，對(duì)乏燃料進(jìn)行分離、萃取，將里面的鈾和钚再次提取出來(lái)應(yīng)用，我國(guó)尚處于發(fā)展階段。

最后提一下大名鼎鼎的先進(jìn)核能系統(tǒng)ADS系統(tǒng)，即加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)（Accelerator driven sub-critical system），從上圖看出來(lái)，經(jīng)過(guò)燃燒的乏燃料不僅有鈾和钚，還有其它放射性物質(zhì)。乏燃料在提取鈾和钚后，里面依然存在錒系元素等放射性廢物，這些放射性物質(zhì)半衰期從幾十年到數(shù)十億年不等，由加速器產(chǎn)生的質(zhì)子束流轟擊設(shè)在次臨界堆中的重金屬靶件（如液態(tài)Pb或Pb- Bi合金），引起散裂反應(yīng)，再通過(guò)核內(nèi)級(jí)聯(lián)和核外級(jí)聯(lián)產(chǎn)生中子，一個(gè)能量為1 GeV的質(zhì)子在厚靶上約產(chǎn)生30個(gè)中子，散裂中子靶為次臨界堆提供外源中子，這些中子將引發(fā)嬗變系統(tǒng)中乏燃料進(jìn)行嬗變，將放射性物質(zhì)半衰期從數(shù)十億年減少到數(shù)百年。ADS系統(tǒng)就相當(dāng)于一個(gè)乏燃料焚燒爐，是最理想的乏燃料處理技術(shù)，目前我國(guó)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的研究成果。

寫(xiě)在最后

乏燃料后處理技術(shù)的確是核電發(fā)展過(guò)程中一個(gè)需要解決的問(wèn)題，也是很多人攻擊核電的核心靶子，但乏燃料不會(huì)像反核人士所說(shuō)的那樣無(wú)處安放，總有刁民想害朕的思想完全沒(méi)有必要，不久的將來(lái)，乏燃料問(wèn)題就會(huì)得到解決，目前碳中和、碳達(dá)峰壓力巨大，在全球變暖的趨勢(shì)下，核能雖不是最佳選擇，但是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。