相比起火力、水力、风能以及太阳能等,核能凭借高效、环保清洁等多种优势,成为人类目前已掌握最强大的能源。

但凡事都有双面性,核能虽然能有效解决人类电需求,但核反应堆所产生的放射性残渣却也令美日一众世界强国头疼不已。核废料的处理问题成了难以解决的世纪难题,但任谁也没想到,中国却在此领域率先取得突破,所研制的启明星2号核反应堆能完美解决核废料难题,一经问世就引起了全球轰动。

打开网易新闻 查看更多图片

世纪性难题

人类社会前进的脚步离不开电能,目前电能可通过水能、火电等多种方式生产,但这些方式无一例外都深受环境约束,并且发电效率也较为低效。为了提升效率、减少污染,中国开始全面进军新能源领域,用核能、风能来替代传统的火力发电。

核能发电的原理,就是通过铀元素制成核材料,利用反应堆设备使其发生裂变产生热能,之后转变为蒸汽,蒸汽再推动汽轮机带动发电机旋转,最终源源不断的发电。

归根结底,核能发电也可以归纳为高级蒸汽机只是核电较之太阳能以及水能发电站拥有占地面积小、发电效率高、安全高产的诸多优点。并且核能还不会产生过多的二氧化碳,也具备环保清洁的特性。

不止如此,铀元素功能单一,除了发电外别无他用,所以核能燃料市场的供应可谓十分稳定。核燃料与化石燃料相比,其能量密度要高出数百万倍,相同质量下核燃料体积更小、运输储存成本更为节约,所以核燃料是目前公认最可靠的发电方式。

但核能发电有个致命缺点——其产生的高低阶放射性废料难以处理中国目前坐拥54个商业核电机组,同时还有24台在建核电机组,核能发电量高居全球第二,同时每年核废料生产也高达3500吨。如此巨量的核废料,如果通过水源净化,保底需要213年的长江水才堪堪够用。

打开网易新闻 查看更多图片

截止2021年,全球核废料总库存高达250000吨,平均每年要产生10000吨核废料。这些核废料中含有铀、钚和锕系元素等放射性同位素,它们的放射性衰变会长期释放α、β和γ射线等高能辐射。这些辐射如果剂量过高,严重会破坏细胞结构及人体机能,导致急性辐射病和放射病。如果保持长期低剂量辐射,又会造成癌症、遗传突变等风险。

同时核废料对于环境的危害也是十分严重的,如果没有得到适当的控制,它们会渗入地下水、土壤当中,在当地环境不断扩散,对生态、生物系统带来巨大影响。核废料的放射性半衰期最长可达数十万年,将影响人类上百代人。

美国作为最早掌握核技术国家之一,早期对于核废料的处置方法是往海里倾倒。但后来随着海域的大面积污染,海洋生物出现大量死亡,鱼类也被检测出放射性超标,美国终于意识到了问题的严重性,于是改变了排放策略,开始使用核燃料循环技术来减少废弃物。

具体策略就是将燃烧后的核燃料再进行回收处理,提取再利用,经过加工再制造出新的核燃料,以实现材料的循环利用。但这种方式并不能完全杜绝核废料的产生,于是世界各国再度提出了深埋地下法

顾名思义,深埋地下法就是将核材料放置在特殊的储存设备中,再存放入几百米或者几千米深深的地下,通过地下隔离手段减少对人类与环境的潜在风险。这种方法虽然奏效,但并不能作为核废料处理的长久之计,于是中国在核能领域潜心耕耘多年,最终开发出了一项技惊四座的技术——启明星二号。

中国全新垄断核技术

启明星2号全称为铅基核反应堆零功率装置由我国中科院与中核院联手合作研制,这是全球首座针对ADS系统研制的“双堆芯”临界装置,它的问世不仅标志中国在核能利用领域再度斩获了尖端技术,更是解开世界核废料难题的一把金钥匙。

打开网易新闻 查看更多图片

启明星2号的核心在于其采用的铅冷快中子反应堆设计铅作为高效的中子慢化剂,能大幅降低中子速度,使核燃料中的铀更容易发生裂变反应,进而提升核燃料利用率。启明星2号通过这一特性,让自身的核燃料使用率高达95%以上,传统核燃料使用率仅在3%~5%之间,并且它还具备优异的安全性,可谓既高效又稳定。

除此之外,启明星2号更惊艳才绝之处是它的核废料处理能力,传统核反应堆在裂变过程中会产生大量高放射性废料,这些废料需要经历数千上万年之久才能完全衰减,对地球环境和人类社会造成巨大影响。

但启明星2号采用双堆设计,铅堆中的铅冷物质既能对裂变后的核废料进行二度能量回收,让其释放出的能量再度转化为电能,还能让长寿命的放射性废料发生嬗变,大幅缩短核废料的放射性半衰期,有效缓解人们处理核废料的储存压力。

启明星2号的过人之初不仅限于核废料处理问题上,它针对水处理也有独到之处。启明星2号能通过电解氧化作用净化水体,让有害物质净化为无害物质,相较于传统水处理方法,启明星二号具备能耗低、成本低等优势,更适合家庭、城市污水处理投入使用。

启明星2号的技术对于现在核能发电国来说,具备无比巨大的吸引力。毕竟一旦完全掌握,它不仅能节省发电成本,还能减少放射性物质的排放,解决核废料处理这一世界性难题。在此之前核污染案例在全球各地屡次上演,每一次都对人类社会造成了严重危害。

1986年4月26日,乌克兰切尔诺贝利核电站发生一场前所未有的重大核事故,大量放射性物质被释放到环境空气中。这些放射性物质对人体健康产生了严重影响,癌症、甲状腺疾病和心血管疾病在当地屡见不鲜,截止2016年已经有4000多人因此次核事故引发疾病去世。

切尔诺贝利核事故还导致周边大面积土地变为了无人区,至今无人胆敢踏入,目前仍有4000平方公里以上的土地在遭受严重核污染。核电站事故让乌克兰及周边国经济损失惨重,世界银行统计总损失将超过235亿美元,另外的清理修复费用也将高达150亿美元以上。

其二便是2023年8月24日的日本强行核污水排海行动,日本计划通过30年时间累计排放137万吨核污染水。这些核污水中含有一些氚、碳-14、锶-90、碘-129、锝-99、钴-60等放射性元素,将会对海洋生态系统和生物多样性造成严重损害。

打开网易新闻 查看更多图片

但无论是上世纪的苏联还是现在的日本,他们都在核废料问题处理上束手无策、黔驴技穷。

事实上我国启明星2号技术,其定位主要是用于实验获取堆芯核参数实验数据,不存在商业化迹象,所以不会卖给其他国家。自然,它也并不能处理日本的核污水。

核能发电作为未来世界重点发展的领域,中国必须要在这条赛道上掌握自己的优势,而启明星2号就是我们引领全球核能发展的底气与资本,这显然与价码无关。