核废料的问题

我们的放射性问题显然还没有过去。当今最令人头痛的问题是如何处理和安全储存核废料。在英国，我们有65万立方米的放射性物质——足以填满温布利大球场——而且在未来10万年里，这些物质都将具有放射性和危险性。克莱尔·考克希尔在谢菲尔德大学研究安全储存这些东西的方法，她加入了克里斯·史密斯和亚当·墨菲的团队……

克莱尔:首先是核反应堆的核燃料，也就是铀;就像我们刚刚听到的炸弹一样，它内部的原子分裂产生能量。它们以热量的形式释放出来，然后我们用它来烧开水，从而产生电。但是在核反应堆中，我们有一些方法来控制分裂，所以我们有一些刹车，我们可以放慢速度，控制它，所以它不会像炸弹一样结束;但是那些材料，当它在反应堆里用完之后，我们会回收它。所以它含有大量的铀和钚，我们可以把它们变成新的燃料。回收的副产品就是核废料。这些副产品是更小的原子，例如，当铀原子分裂时，它会产生更小的原子，这些原子也具有高放射性，我们称之为裂变产物。它们最终与一种玻璃混合，这种玻璃与你厨房里的耐热玻璃盘子没有太大的不同。我们把这些废料变成非常耐用的玻璃。 Everything else that's leftover from that recycling process is usually encapsulated inside a cement material. And then there are a whole range of other materials that we don't yet class as a waste, but they might be a waste in the future; for example, the plutonium that we've been recycling, we don't actually have a plan to turn that into new fuel yet.

克里斯-那我们该怎么处理这些东西呢?我们最终得到了这些看起来像玻璃或混凝土的桶;听起来不错。我们该怎么办，把他们埋了吗?

克莱尔:嗯，它们目前被包装在特殊设计的容器里，存放在全国20多个不同的安全核设施中，其中大部分都在坎布里亚郡的塞拉菲尔德。这些商店的设计可以抵御极端天气和地震。但我们面临的问题是，废料的放射性太强了，我们实际上不能靠近它。如果你接触到其中一个玻璃废物容器的外部，你所受到的辐射剂量是致命剂量的20万倍。因此，虽然暂时安全地储存废物是可以的，但很明显，我们需要一种对安全性要求更低的更持久的解决方案。所以请记住，这些废物的放射性将持续超过10万年，它们的高放射性将持续数千年，所以我们不能把它们留在仓库里，希望未来的文明知道如何处理它们。

克里斯-现在他们会完好无损吗?因为关键问题是……今天它看起来像玻璃一样，但是有那么多的放射性释放出那么多的能量，如果我们把它理想地储存起来，它会在接下来的十万年里保持这种稳定的形式吗，还是说它可能会有危险?

克莱尔:这是一个非常好的问题，这也是我们在谢菲尔德大学所做的大量工作。这些核废料会在10万年的时间里发生变化，它们会有放射性。这可能有几种不同的方式。一种是腐蚀，这些材料一旦被深埋在地下就会自然腐蚀，这是它们的最终处理途径;如果它们在地下水中慢慢腐蚀，就会释放出放射性物质。但另一个问题是，正如你正确地指出的那样，废料内部的放射性物质实际上可能会导致废料本身分解。你可以把它想象成一个高能量粒子，有点像之前描述的破坏DNA;而不是破坏DNA，我们实际上是破坏了核废料内部的内在化学键，这基本上会导致废物分解。这是我们必须理解的。

克里斯:那么你的意思是，如果我们有一个看起来像玻璃的东西，因为它一直在喷出这些高能辐射粒子，它会慢慢地把玻璃打碎。这几乎就像把玻璃杯非常非常用力地摇晃了几十万年;它最终会碎成碎片，它将不再能够很好地保留和限制里面的放射性产物。

克莱尔-基本上是的。我的意思是，玻璃是一种非常好的材料因为它有一个非常灵活的结构，如果你破坏了一个键，它不会影响到材料。如果你要使用一些更像晶体结构的东西，这可能会给你带来问题。但实际上，我们正在尝试设计一种新型的浪费材料，这种材料是基于天然含铀矿物的，我们知道这些矿物已有数百万年的历史。虽然它们的化学键被放射性破坏了，但它们并没有分解，也没有释放出放射性元素。所以这些就是我们现在试图开发的核废料的材料。

克里斯-这些是…你说的那种有效的矿物笼子，有什么用吗?我们所做的研究表明，如果我们烘烤这种蛋糕，我们把这些材料放入这种分子结构中，它实际上会比我们现在用玻璃和水泥等材料做的更好。

克莱尔:锆石就是一个很好的例子。这些是地球上已知的最古老的矿物——有些稍微更古老——但它们含有铀。我们知道它们含有铀，因为它们现在含有铅，铅是铀在衰变链的最后衰变为的稳定同位素。这意味着这些矿物质在地球表面存在了数百万年，它们成功地控制了它们的放射性。它们已经变成无定形，这意味着它们的晶体结构已经破裂，但它们仍然完好无损。更重要的是，我们知道，尽管它们在地表上已经存在了很长时间，经历了很多风化和地质事件，但它们并没有改变，也没有被风化，正如我所说，它们仍然含有铀。所以我们的设计基于锆石之类的矿物。因此，我们目前正在进行的一项研究是研究如何处理我们在英国储存的大量钚。实际上，锆石是一种理想的矿物材料，我们可以开发它来安全地固定钚，这样它就不会在未来落入坏人之手。

亚当-我们怎么设计未来的东西，让这些东西留在原地，而不是考古学家的诱饵，他们突然挖出一个放射性的玻璃立方体?

Claire -目前我们认为我们不会标记核废料的保存时间。它将被深埋在地下，没有人会知道它在那里。在地表上做标记的问题是它会自动把人，尤其是人类，吸引到那个地方去，想知道发生了什么。我喜欢用的例子是金字塔上的象形文字，上面用一种当时没人懂的语言清楚地说，不要进去，否则你会被诅咒。但当时的考古学家很着迷，他们想，“我们必须进去看看里面有什么。”所以有时留下记号可能会给你带来你不想要的结果，人们可能会以此为理由去寻找废物。因此，目前的计划是不标注浪费，希望人们忘记它;如果将来他们决定在那里挖，他们有挖那么深的技术——所以我们说的是地下500米到一公里之间——如果他们有这种技术，那么他们也将有一些技术能够探测到辐射，并知道他们不应该去那里。