这些水需要长江全流域一百多年的水量才能稀释到达到排放标准。

如果与 SpaceX 签署协议，

据公开报价，将它们送入太空仅需花费100万美元。

早在20世纪70年代，NASA就曾讨论并验证过将核废料发射到太空。

今天我们来谈谈核废料处理！

核能的研究和利用，不仅扭转了世界反法西斯战争局面，使和平的光芒重归地球，而且改变了世界能源格局，为工业生产提供了稳定的能源供应。

1954年，苏联在库尔恰托夫的主持下，领先美国建成了世界上第一座核电站——奥布林斯克核电站。20世纪60年代末，工业化国家经济进入增长期，电力需求十年翻一番。核能以其廉价、高效、环保的特点，以及掩护核武器发展的潜在功能，在冷战的特殊背景下自然受到青睐，成为各国手中的抢手货。

从能量密度来看，1kg铀235裂变产生的能量约相当于燃烧2000吨煤产生的能量。无论是能源富国还是能源贫国都对此垂涎欲滴，希望分得一杯羹。美国、苏联、英国、法国、日本等国均制定了核电发展计划。

其中，美国凭借强大的综合实力，成为核电领域的领头羊；苏联拥有丰富的铀资源，为与美国竞争提供了坚实的后盾；日本天生资源匮乏，而核电的经济可行性让日本人着迷，直接All in一举。

印度和巴西没有自己的技术，所以他们只能寻求其他国家的帮助。

伴随着改革开放的大潮，我国商业核电从起跑线上起步。

当人类还在偷偷地向核能调情的时候，核能却悄然撕下了面纱，露出了它的真面目。

1979年3月28日，美国三哩岛核电站2号反应堆发生爆炸，60%的核燃料受损，所有机组陷入瘫痪，2万余人被迫撤离。

切尔诺贝利核电站

1986年4月26日，正在进行半焙烧实验的切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸，8吨多高放射性物质泄漏。据估计，这次事故造成的放射性污染相当于日本广岛原子弹爆炸的100倍。

2011年3月11日，日本东北部太平洋发生里氏9级地震，并引发海啸，福岛第一核电站发生放射性物质泄漏。

不管是天灾还是人祸，核电站爆炸毕竟是小概率事件，核废料可能持续数十万年甚至数百万年的放射性污染才是真正令人担忧的。

自核电诞生以来，如何安全、永久处置核废料就成为各大核电国家面临的难题。

所谓核废料，是指核燃料生产加工和核反应堆运行过程中产生的放射性废物，按物理状态可分为固态、液态和气态三种；按比活度可分为高水平（高辐射）、中水平（中等辐射）和低水平（低辐射）三种。

高放射性核废料一般包括核反应堆产生的乏燃料以及乏燃料处理后产生的废液及其固化物，它们依然具有较强的放射性。

核燃料棒

低、中放射性核废料约占核废料的99%，例如废水、劳动防护用品和废弃部件等。

对于低、中放射性核废料，需要经过压缩或固化处理后装入特制的金属桶或混凝土容器中，然后放入浅地下处置库并密封。

乏燃料中含有大量未利用的可增殖材料铀-238和钍-232，未燃烧和新生成的裂变材料钚-239、铀-235和铀-233，以及辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，以及锶-90、铯-137、锝-99等。

如果处理不当，将会产生灾难性的后果。

同时，乏燃料会释放出大量的衰变热，如果直接装入容器，会造成容器熔化、泄漏，如果乏燃料聚集在一起，超过临界体积，就会引发链式反应，后果不堪设想。

因此必须保存一段时间，待放射性和余热降至一定程度后，才能进行后续处理。

核燃料棒正在法国奥拉诺-阿格乏燃料后处理厂冷却。

冷却过程一般不少于3-5年，乏燃料冷却后就到了岔路口，一条路通向地下深处，另一条路则通向处理厂，对应着两条技术路线：一次通过式核燃料循环和闭式核燃料循环。

所谓一次性工艺，就是将乏燃料直接溶解液化，用玻璃和水泥固化，然后封存到500至1000米深的地层中。

闭式核燃料循环的关键是后处理，旨在分离和回收铀、钚等核素以供再利用，去除衰变期长、不稳定的核素，降低后续处理的难度。如今，最安全、最有效的核废料后处理工艺是 Purex 工艺，这是一种溶剂萃取工艺。该工艺起源于 20 世纪 50 年代中期，后来从军用扩展到民用。

Purex工艺前需将乏燃料组件拆开，除去燃料棒的锆合金包层，用硝酸溶解燃料芯，然后调节酸浓度和铀浓度，再在多级逆流萃取设备中进行多次萃取循环，将铀、钚等裂变产物分离，铀、钚的回收率高达99%以上。

按照规定，处理后产生的固体废物和液体废物经过固化处理后仍须存放在处置库。

如今，世界上已有9个国家掌握乏燃料后处理技术，分别是法国、俄罗斯、英国、印度、日本、美国、比利时、德国和中国。

为了开辟这两条道路，人类付出了惨重的代价。

冷战时期，美苏军备竞赛产生了大量核废料。出于成本等原因，前苏联将核武器工厂产生的高浓度核废料直接排入河流湖泊，造成了严重的生态灾难。位于著名原子能城市车里雅宾斯克西北70公里的卡拉恰伊湖曾是野生动物的天堂，但因严重的核污染，这里已变成一潭死水。

美国人是违法污染的惯犯。

汉福德基地作为曼哈顿计划三大设施之一，为美国原子弹制造提供了60余吨钚。

在钚的提取过程中，会产生大量放射性废水，据统计，汉福德基地产生的含有放射性物质和化学毒素的核废水高达21万立方米，这些核废水被储存在处理池中，并埋入地下。

据统计，在美国内华达州北部的尤卡山区，1.1万个重量为30至80吨的处理罐被埋在地下数百米、长达160公里的隧道中。

这些处理池已超过或接近设计使用寿命，有的甚至开始出现泄漏。

更加无耻的是，美国为了进行人体核辐射实验，在1950年至1960年间多次主动从汉福德基地等几座核电站排放放射性气体，导致周边地区数十万人在不知情的情况下吸入了放射性有毒气体。

20世纪80年代，核泄漏丑闻曝光，民众的强烈抗议让政府无法坐视不管，1989年，美国能源部、环保局、华盛顿州签署三方协议，在汉福德基地开展历史上最密集的环境清理工程。

到目前为止，已经花费了超过500亿美元，清理成本还在不断上升。2019年2月，美国能源部发布最新估计，整个清理过程的成本将从1100亿美元上升至6600亿美元。

除了高昂的成本，清理工作还面临巨大的技术挑战。为了处理核废料，美国建造了专门的处理工厂，利用玻璃化工艺将核废料与玻璃材料混合并固化，然后转移到地下深处的处置库进行永久储存。

但为了符合星条旗政府的本性，投毒计划一拖再拖。1982年，里根总统签署《核废料政策法案》，决定选址建设永久性核废料处置库。1987年，美国国会通过《核废料政策法案修正案》（NWPAA），将内华达州尤卡山指定为高放射性废料处置库的唯一候选地点。

2002年7月9日，经布什总统推荐并经美国国会批准，尤卡山被确定为高放射性核废料深层地下处置库的最终选址。

尤卡山核废料处置库施工现场

尤卡山核废料处理场示意图：1.放射性核废料通过铁路和公路运输到这里。2.核废料被包装在金属密封容器中。3.自动化运输系统将核废料金属罐送入地下。4.金属罐在隧道内的固定位置储存和密封。

奥巴马上任后，由于种种原因，尤卡山项目胎死腹中，数百亿美元资金打了水漂。

尽管如此，深层地下处置仍被认为是处置核废料最安全、最持久的措施。芬兰、法国、德国、瑞典和我国目前正在建设或已决定建设高放射性核废料处置库。

中国核废料处置库“北山一号”

但由于其建设要求特殊、技术复杂、建设周期长、造价巨大，截至目前，世界上尚无任何国家建成并投入运营的深层地下处置库。

因此，目前世界上大部分的乏燃料都暂时存放在核电站的乏燃料池中。

既然进入地球有困难，那为什么不去大海呢？

1946年，美国首次在加州海岸倾倒核废料，尝到甜头的美国人在污染排放上更加肆无忌惮。

美国海军士兵将一桶桶核废料推入海中

据国际原子能机构报告，1946年至1993年间，美国向北冰洋、大西洋和太平洋排放了总计20万吨核废料，前苏联、德国、法国、意大利、日本、英国等国也向海洋排放了不同数量的中、低放射性核废料。

国际原子能机构绘制的这张地图清楚地显示了核废料最终流入海洋的位置。

如果这种情况持续下去，海洋将成为火葬场。

幸好，1972年，《防止倾倒废物及其他物质污染海洋公约》在伦敦、墨西哥城、莫斯科和华盛顿签署，法律禁止向海洋倾倒核废料。然而，此后20年间，各国仍肆无忌惮地污染海洋。

直到1993年第16次磋商大会上，缔约国才通过决议，禁止向海上处置放射性废物和其他放射性物质，核废料排入海洋的渠道被关闭。

既然下到海里不行，那上到天上去如何？

早在1973年，美国宇航局刘易斯研究中心就首次研究了将商业核电站放射性废料运输至太空的可行性。 随后，美国能源部联合美国宇航局、美国原子能委员会、波音公司等对核废料的太空处置进行了验证研究。

报告封面

我们从技术、经济、安全等角度，对核废料处理、装载、地面运输、发射场设施、运载火箭、轨道转移系统、目的地、预算、应急处置等进行了深入研究，发表了多篇数百页的研究报告。

首先，经过多年冷却后，国内轻水堆核废料采用Purex工艺进行处理，90%的铀和钚以及铯、锶等物质被回收分离，然后装入专门的设备进行运输。

这是美国能源部量身定制的地面运输装置，最内层为核废料容器和伽马辐射屏蔽组件，重5000公斤，外层包裹有辅助冷却装置，最外面的圆柱形减震器提供屏蔽、隔热和防撞保护。它们将通过专门设计的轨道车运送到佛罗里达州的肯尼迪航天中心（KSC）。

在这里，核废料的各项性能将得到进一步提高，如辐射屏蔽、热控制等。

太空中核废料的概念图

一切准备就绪，升级后的航天飞机（近地轨道运载能力45吨）载着废料升空，到达预定高度后，航天飞机背部的机械臂将轨道转移飞行器OTV发射升空，轨道转移飞行器搭载核废料，飞向0.85AU（天文单位）的绕太阳轨道。

很快，寻找太阳的核废料计划就被提上了日程，并计划于1990年发射。

然而接下来发生的事情却让编剧措手不及。

从1967年开始，美国国会大幅削减NASA的预算开支，而在阿波罗计划完成后，美国人更加不愿意再为NASA花钱。

这枚火箭价值不菲，毕竟航天发射是个烧钱的行业，NASA 制定的预算表中，虽然绞尽脑汁想出各种方案，但最低的支出是 160 亿美元，最高的是 480 亿美元，要知道，这可是 1975 年啊。

将核废料送入太空的预算表

预算不足并没有浇灭NASA躁动的心，直到1975年8月9日，美国出台了一项严格限制钚航空运输的法律，再加上1966年联合国大会通过的《关于各国探索和利用包括月球与其他天体在内的外层空间活动原则条约》（简称《外空条约》），彻底浇灭了美国把核废料送上太空的幻想。

这可真是因祸得福，1986年1月28日，挑战者号发射73秒后，就在众目睽睽之下，在15000米高空爆炸解体。

为了响应里根总统“挣脱尘世粗暴的束缚，触摸上帝的面容”的号召，洛克威尔国际公司为美国宇航局制造了六架航天飞机，其中五架执行了飞行任务，其中两架发生爆炸，共有14名宇航员在空中惨遭杀害。

2011年7月21日，亚特兰蒂斯号（STS-135）降落在肯尼迪航天中心，这架曾经备受期待的航天飞机却中途夭折。

如果美国宇航局的野心随着火箭发射核废料而被点燃，世界将会变成什么样子？

所以？

所以？

还是这样呢？

很难说什么是不可能的，因为昨天的幻想就是今天的希望和明天的现实。