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核能对比传统的化石能源来说是清洁的,核能每发一度电仅排放12g二氧化碳,相当于三瓶2.5升装可乐的二氧化碳含量,而同样用煤炭创造一度电则会排放820g二氧化碳,相当于一个浴缸那么多可乐的二氧化碳含量。而核能比任何一种可再生能源都更加稳定和高效,不受环境的制约,在可再生能源的效率到可供人类社会普遍使用之前,核能仍然是最理想的过渡能源。
不过核能的问题也是很明显的,第一个问题就是安全性,人类历史上已经发生了两次严重的核泄露事故,一次是1986年的乌克兰切尔诺贝利,另一次是2011年的日本福岛。这两次事故分别造成了31人死亡、4000多人致癌和2人死亡、130致癌。
切尔诺贝利
核辐射不仅让事故地区无法居住,而且造成了严重的经济损失。切尔诺贝利事故损失了2500亿美元,比乌克兰一年GDP930亿美元还多,而日本福岛损失高达5000亿美元,占到了当年日本GDP的10%。
福岛核泄露
第二个问题是地球上的铀矿是有限的,按照目前人类的开采和使用速度,还有不到230年的时间铀矿就会完全耗尽。
不过现在最令人头疼的问题仍然是核电站产生的核废料以及其产生的核辐射。虽然核电站核反应堆的设计方式是多种多样的,但工作原理都十分相似,绝大多数核电站利用核燃料棒的核裂变所产生的能量加热水,使其沸腾成水蒸气以推动蒸汽发电机做功发电。
核燃料当然不是永久有效的,一般的核燃料棒的使用期限是6~8年,之后就变成了核废料。但是核废料只是在利用率上不高效而已,余下的燃料仍然会持续核裂变达到数万年乃至数百万年之久,而且其散发出的强烈辐射足以杀死周围的一切生物,所以必须找到方法来处置核废料。
由于刚刚取下的核燃料棒仍然有极高的辐射,所以核电站内都会有一个暂时存放核废料的水池当中,因为水是自然界中比热容最大的物质,还是最便宜简单易得的防辐射物质,通过专门的发电机和水泵组成的冷却系统对核废料水池进行冷却循环,逐步消耗掉核废料的一部分能量。
因为这种水池没有反应堆那样的保护装置,所以一旦核电站的电力系统和冷却装置出现问题,核废料水池总会第一个出现问题。福岛核电站就出现了这个情况,地震和海啸摧毁了冷却装置,核废料的热能蒸发了水池中的水,散发出的强大辐射摧毁了所有核电防护装置,幸好是海啸的水涌进了核电站冷却了反应堆,才没有第一时间造成巨大的人员伤亡。但代价是辐射严重污染了日本周边海域,洋流作用将大量辐射物质散播到了全世界并杀死了大量的海洋生物。
这种核废料的冷却过程也不是永久的,一般会持续十到十二年的时间,这时候的核废料的发热能力已经没那么强了,但是仍然有强辐射,所以要放在一种由混凝土和钢铁制作的桶装容器中进行封存,并堆放到指定地区的仓库中由专人严加看管。
之所以这些核废料不能完全掩埋是因为这种容器很容易被自然灾害和人为损坏,而且一旦辐射进入地下水道可能会让大片土地变成死亡禁地,所以必须派人平时进行维护和检测。
但看护核废料是一件长期性的工作,人类要看护这些核废料不是一年两年,而是世世代代几万年的事情。但遗憾的是,人类历史上还从来没有存在过如此稳定的国家政权,如果一个政权发生了问题导致社会动荡,那么这些核废料很可能就会处于无人看守的状态,那是非常危险的,这逼迫人们去找到一种不需要人为干预监督还能防止人为破坏的办法。
西方目前的办法还是建立永久性地下设施封闭掩埋的办法,芬兰正在建造世界上第一个永久性的核废料存储设施。芬兰之所以能够建造这个设施是因为该国基本上没有地震、火山爆发、海啸之类的严重自然灾害,而且该设施所在的岛屿人迹罕至,地下有坚硬密实的岩层,核辐射无法从那里散播出来。
这个设施深达460米,在一个长长的隧道当中,里面到处都是混凝土浇筑的大坑,到时候核废料就倾倒进这些大坑中,在倾倒完成后就填土彻底掩埋。这个设施将会在2020年开始正式启用,如果按照现在世界核废料的产生速度,那么该设施可以使用到2120年。
但这种设施仍然是不保险,因为人类总是充满好奇心的,也许数千年后的人类因为好奇先人所制造的设施又把它挖开,就像人们迫切地想要进入埃及金字塔里探险一样,那麻烦就很大了,所以掩埋仍然不是一个好的选择。
目前中国在核废料处理上已经走到了世界的前列,在2018年12月我国铅基核反应堆零功率装置“启明星Ⅱ号”首次实现临界,不仅仅是让核废料的辐射程度快速降低到安全值内,更能让核废料“变废为宝”利用其辐射能二次发电。所以中国的技术才是解决核废料的最终方法,而不是留着核废料贻害子孙后代。
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