令各国头疼的核废水：中国每年3500吨核废料，百万年江水才能净化

一提到核废料，很多人会想到发着黄绿色荧光的放射性物质。它危险到需要封存几十万年，也常被当作反对核能的理由：用了核能，就会留下一堆放射性垃圾。

可这些东西放在哪里？谁都不希望它离自己家太近。这种担忧并非无的放矢。根据国际原子能机构的数据，全球每年产生数万吨中低活性核废料。

有估算称，我国一年产生约3500吨核废料，若要依靠长江水来“净化”，需要213万年。这一数字的具体算法并不清楚，但它反映了人们对核废料的普遍印象：数量大，难处理，又甩不掉。

不过，核废料是否只能是负担？早在20世纪60年代，美国就建过一座与众不同的核反应堆。它和普通反应堆有许多不同，最大的区别在于燃料：它可以用核废料发电。

当时，人们对这类技术寄予厚望，认为它能带来清洁能源充足的未来。那个年代的宣传影片甚至预言，到2000年，美国一半以上的电力将来自原子能。

这个预言没有实现，现实与之相差很远。如今，美国没有对任何核废料进行再利用，这些废料越堆越多，还要持续花钱保证安全。

如果这项技术确实可行，核废料就不只是放射性垃圾，而是一笔被闲置的清洁能源资源。人们习惯认为技术总在向前发展，但这却是一项技术被搁置的故事：用核废料发电后来怎样了，人类原本可能拥有怎样的清洁能源未来，以及现在有哪些人正试图把这个未来找回来。

当年那座能利用核废料的反应堆，正是这家实验室研发的，只是参观者当时并不知道。

同行的还有两位来自Oklo公司的人，这家公司正在开发新型核反应堆。参观结束后，大家坐在一棵大树下聊天。

其中一人提到，他们正与阿贡实验室密切合作，研究如何回收现有的乏燃料。她说，仅美国现存的乏燃料，就足够为全国供电150年。

这个说法起初并不让人信服，听起来像是纸面上的算法。比如有人说，地热理论上可以为地球供电几千年，但前提是能把那些能量全部取出来，而人们并不知道该怎么做。对方的回答却很明确：我们知道怎么做，只是还没有商业化设施，技术本身已经具备。

需要说明的是，专家对现有乏燃料究竟能用多少年看法不一。但他们都认为，依靠已经建成并验证过的技术，现有核废料可以成为一种大规模能源。

而且，对核废料进行回收利用，尤其是多次回收，能大幅缩短最终剩余废料保持放射性的时间，也就缩短了需要储存的时间。真正的难题在于成本和国际政治，而不是基础技术。

要理解这一点，先要弄清核废料从何而来。除了太阳能，人类使用的电力几乎都来自转动的涡轮机。

发电厂通常把液体加热成蒸汽，再用蒸汽推动涡轮。最常见的做法仍是燃烧化石燃料；也可以利用被地球加热的液体，这就是地热；还可以让一种特殊岩石里的原子分裂并产生高温，这就是核能。

这种特殊的岩石就是铀。天然铀中只有不到1%能够维持核反应，这部分叫铀235，数字用来区分不同的同位素。天然铀通常要经过浓缩，提高其中铀235的比例，降低用处较小的铀238所占比重。

处理后的燃料被制成芯块，大小约等于手指从指尖到第一个关节那一截。芯块装进长长的金属燃料棒里。

反应堆中，自由中子轰击铀235，使其裂变成更小、极不稳定的原子，同时释放出几个中子。这些中子继续撞击附近的铀，引发一连串裂变，形成链式反应。

每次裂变都有一小部分质量转化为能量，使燃料棒变得很热，进而加热水、推动涡轮并产生电力。

四到六年后，燃料中可裂变的铀消耗到一定程度，反应就无法高效进行。这时的乏燃料被视为高放射性核废料，其中混合着铀238、少量剩余的铀235，以及大量极不稳定、会发出电离辐射的原子。

大剂量电离辐射正是令人恐惧的“看不见的杀手”，会以往往致命的方式损伤人体组织和DNA。更麻烦的是，这些废料保持放射性的时间极长，有时长达数十万年。

目前，美国大部分核废料储存在干式储存罐中，用来隔绝其中的放射性物质。但这种储存罐只能使用几十年，远远达不到几十万年。

几十年来，关于如何处理核废料的争论一直没有停止。长期储存方案是存在的，最常见的思路是深层地质处置，也就是利用地层的屏蔽作用和稳定性，把废料埋在地下深处。

美国曾计划在内华达州尤卡山建设这样的处置库，一些国家也已开始实施类似方案。但在美国和许多其他国家，大量装着核废料的干式储存罐仍放在核电站里。

简单来说，人们从地下开采铀，只用一次，然后几乎永久储存。这就是美国目前采用的“一次通过”燃料循环。

20世纪60年代的宣传影片里有一个比喻：只用铀235而丢掉其余部分，就像只取走奶油，却把牛奶倒掉。关键在于，如何把仍然有用的物质从真正的废物中分离出来。

阿贡实验室是美国少数仍在测试核废料回收的地方之一。进入实验室前，访客需要提交护照证明自己是美国公民，戴上安全眼镜，而且不能在里面拍摄。

根据实验室公开的影像资料，研究人员会在大型防护箱里把核废料切成小块，再溶解到一槽熔融盐中。通电后，铀和其他有用物质会与其余废物分离，被推到槽的另一侧沉积下来。

研究人员再用这些沉积物制成新的燃料棒，放回反应堆使用。

这个过程可以重复多次。它不仅能发电，还能缩短废料的放射性时间，因为寿命最长的物质被消耗掉了。废料的放射性持续时间可以从数十万年缩短到几百年，有时甚至更短，储存难度会大大降低。

如此一来，核燃料循环就变成：开采铀，在反应堆中使用，过滤出有用物质后再次使用，甚至一用再用；等到无法继续利用时，再进行时间短得多、也更容易管理的储存。这就是“闭式燃料循环”。

它有多种形式，并非纸上谈兵。日本等国已经在这样做，理由是可以减少对进口燃料的依赖、节约铀资源，并降低核废料的放射性。

既然如此，美国为什么没有这样做？1977年，吉米·卡特总统宣布了一系列旨在遏制核战争风险的政策，其中包括停止一切核燃料回收。原因在于，回收过程中分离出的物质包括钚。

钚是一种高放射性元素，当时被认为是核扩散的最大隐患。卡特表示：“没有这种后处理和再循环，也能维持一个可行且经济的核电计划。”

此后，美国放弃了能够利用核废料的快中子反应堆，转向如今普遍使用的轻水反应堆。美国停止了核燃料回收，其他国家并没有跟着停下，这项禁令也不再被视为能有效减缓核扩散。

1981年，里根总统解除了禁令，但企业此时已经投资建设了无法回收燃料的反应堆，也就是今天普遍使用的这一类。

如今，反对回收的主要理由是成本太高、不划算。与直接使用铀相比，这一点确实成立，因为铀一直便宜而且充足，企业缺乏回收燃料的动力。

但这些条件正在改变。人们开始担心全球冲突可能切断燃料供应，也越来越清楚地认识到，需要尽可能多、尽可能快地获得清洁能源。

这两方面的因素，让人们重新关注这项被搁置的技术。

在核废料处理的各种选项中，向海洋倾倒一直受到国际社会严格限制。《伦敦倾废公约》旨在控制和管理废弃物的海洋倾倒，相关规定禁止将放射性废物倾倒入海。

近年来，日本决定将福岛第一核电站的核污染水排入海洋，引发了广泛反对，中国外交部多次就此提出严正交涉。2023年6月30日，日本原子能规制委员会结束了对排海设备的最终检查，这意味着排海计划在设备方面的准备工作已经完成。

当天傍晚，数十名日本民众冒雨集会抗议，举着“不要将含有放射性元素的污染水排放入海”“不要无视居民·渔业人员的声音”等标语。

严格来说，福岛核污染水与反应堆乏燃料并不是同一类东西，但这场风波再次说明，核相关废物如何处置，从来不只是技术问题，也牵涉信任、责任和邻国关切。

回到乏燃料本身，人们离答案其实并不遥远。核废料回收并不是只停留在设想、寄望于未来某天能实现的技术，而是已经得到验证、还需要继续改进的技术。

接下来最重要的是实现商业化。当然，要解决的问题还很多，前面的路也很长。

如果真能回收利用核废料，它所体现的不只是人类能够分裂原子，还有一件更朴素的事：人们能够改变观念、克服恐惧，运用手中的资源、技术和智慧，让明天的生活比今天更好一些。