核废料|日本宣布将核废水排入大海引发争议｜核废料到底该如何处理？出品：科学大院（ID：kexueday

出品：科学大院（ID：kexuedayuan）
作者：斯奈普的钍（中国科学院上海应用物理研究所）
监制：中国科学院计算机网络信息中心中国科普博览

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图片来源：人民日报
日本政府4月13日早上正式决定向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水。据NHK报道，排放到海洋的核废水是稀释到低于标准浓度的，是更具可操作性的排放方法。
约百名日本普通民众反对日本此项决定。

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图片来源：人民日报
2017年二月，福岛核电站事件也在当时引起了诸多反核声音。
因此如何妥善处理反应堆的核废料，保证子孙后代家园上百万年的安全，驱散民众头上的疑云，便成为决定未来核能发展道路的重要因素。

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什么是核废料？
下图为一个核反应堆燃料的生命周期示意图。
广义上的核废料包括核燃料在上下游过程中产生的所有放射性废物。狭义上则专指核电站烧剩的废料，也称为乏燃料。虽然它有个“乏”字做前缀，可一点也不是“无用的废物” 。
相反，乏燃料浑身是宝，但同时它又充满危险，如不善加处理，会造成核燃料资源浪费和辐射污染。

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一块铀矿石的一生
从核电站卸出的乏燃料会暂时放置于反应堆场址的水池内冷却一段时间，在合适时候运至集中场址，进行处理或处置。
核废料的处理
为什么要处理核废料？
1、高辐射
一座100万千瓦的核电站一年可以产生几十吨放射性废料，加工处理后产生4立方米高辐射核废料、20立方米中辐射核废料、140立方米低辐射核废料及200立方米非辐射性废料。
如下图所示，我国的乏燃料累积量逐年快速增长，如2015年中国运行的22个核能机组产生了约600吨乏燃料。
如果不作任何处理，则其中150公斤的高辐射废料需经过1.2×10^10万吨水稀释才能达到排放标准，相当于长江136年的水流量，如果不加处理直接排放到大自然中，放射性可残留数十万年（比如钚为24.7万年），其造成的危害可想而知！
【核废料|日本宣布将核废水排入大海引发争议｜核废料到底该如何处理？】

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中国2013年-2020年乏燃料情况
2、高浪费
从燃料利用率方面来看，目前的裂变堆主要利用天然铀中仅占0.7%的U-235作为燃料，而占绝大多数的U-238却无法有效利用，综合铀资源的利用率还不到1% 。
据世界能源组织估计，按目前反应堆对核燃料的消耗速度，铀在地球上的储量大约只够使用200年。
无论是从安全性还是经济性角度考虑，反应堆产生的这些核废料，尤其是乏燃料，必须得到妥善的处理，具体方法可以总结为以下四个方面：
回收和纯化没有用完或尚未转化的核燃料
提取和纯化新生成的核燃料
提取有用的裂变产物
对最终放射性废物进行安全处置
核废料如何分类

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放射性废物的分类
除了核电站正常运行产生的废水、废气外，放射性废物还产自上游的采矿、精炼、燃料制造与下游的核废料，核相关设施的退役等过程，甚至连科研活动所产生的放射性废物，比如实验室的手套衣服、清洗污水。
目前中国核电站的核废料存量比重较低，主要原因是核电站在运行过程中能及时处置部分核废料。
（数据源自华北电力大学郝卿的《核废料处理方法及管理策略研究》）

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典型核废料的组成部分
根据其放射性强度，核废料可以分为高中低三档。
不同国家有不同的标准，如上图所示，实际的核废料的质量比重里绝大部分都是中低放废物，而最需要关注的高放废物占3% ，绝大多数源于乏燃料。
核废料该去哪儿
核废料中除了乏燃料（下面单独介绍），其他无经济价值但又含放射性的废物该如何处理呢？
这想必是广大人民群众最关心的话题。
首先，请大家放心，所有的放射性废物都会根据其化学物理性质、放射性水平不同进行严格处理，保证所有排出物质对公众成员照射所造成的剂量值满足安全标准。