核废料是否存在利用空间?


你以为钚是天然开采提炼的吗?钚就来自乏燃料,其中钚238用于放射性同位素加热单元(RHU)、放射性同位素热发电机(RTG),而钚239则是比铀235临界质量更低的易裂变核燃料,通常用于制造核武器。锶90也能用于RTG乃至放疗等,乏燃料里有价值的多的去了。当然分离那些东西危险而麻烦,但有不可替代价值。


核废料的利用空间很大,多次利用核燃料也是一种很重要的策略。

核废料的来源多种多样,但主要是核电站的乏燃料,就用这个为例吧。

首先,第一次进入核电站的核燃料,是一定纯的的铀235(轻压水堆约3-5%)和铀238(余下的)的氧化物二者的混合物称为UOX。这个时候的铀没有多少放射性,可以安全的拿在手里。主要进行链式反应并产生热量烧开水的的是铀235,但是经过在反应堆里的一个燃料周期,有一部分铀235裂变产生能量用于发电,但是还有不少铀235剩下。这部分剩下的铀235就很有开发空间,因为就剩下的比例来看,也是高于天然铀的0.7%,所以还是很有价值的。

除了主要的铀235资源,经过一轮裂变,产生了很多裂变产物,这些产物大部分没什么用,而且难以处理,但还有一些是可以利用的,就是分离提纯有难度。

跟铀235有关的大概就是这样。再说说铀238,铀238裂变的很少,而且铀238进一步反应产生钚239的反应需要快中子。轻压水堆中,因为水作为慢化剂,快中子比例不高,但也是存在的,所以会产生少量的钚239,这可是原子弹的主要原料,所以价值不言而喻。最后剩下的大部分铀238,也是可以作为将来快中子四代增殖堆的储备资源,虽然铀238本身量很大,但是毕竟是有限的,如果可以再利用也是不错的。

举个目前的例子:

目前利用乏燃料的方法是二次利用,也称之为闭环)(图片侵删)。

第一次进入核电站的燃料叫UOX,在利用也就意味著我们要分离利用第一次从核电站里出来的乏燃料中的钚核铀,配上一定比例的铀238和铀235,制造新的核燃料,这种燃料被称为MOX。目前技术下,MOX再次发电完成一个周期以后,就不再利用了(因为钚239的裂变产物的问题)。这里就有太多核工程领域的细节,就不展开了。


1、乏燃料后处理提纯未反应的核燃料

2、快中子增殖堆把燃料中不裂变的核素转化增殖为可裂变的核素;

3、未来的飞米技术(纳米10^-9、皮米10^-12、飞米10^-15)直接合成操作原子核。

普通快堆也需要把增殖的核燃料进行乏燃料后处理,盖茨传说中的行波堆(快堆一种)据说可以直接用,但我感觉难度不比可控热核聚变简单。


来个另外的视角,朝鲜就是一个欢迎倾倒核废料的国家,然后人家用它干了大事!

现在向朝鲜运输核废料,是被联合国禁止的!


这个需要快中子反应堆在技术,工程上成熟以后才有利用空间


利用空间肯定是有的,毕竟核废料不是真的废料,里面还有很多放射性核素可以拿来利用。可是工程上有一个很严俊的问题,如果在已有技术下用一个东西的成本远大于其潜在价值,就不会有实际应用的可能,所以当前阶段,可以说核废料的使用空间「基本为零」。


不是高知识分子,我就不回答这种无限想像问题了。农科们也别乱说了。


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