每150公斤高放核废料，

需要整条长江100多年的水流量稀释，才能达到排放标准。

而如果与签订协议，

按照公开报价，只需要100万美元就能将它们送入太空。

早在上世纪七十年代，NASA已就核废料上太空进行了讨论验证。

今天，我们就来聊聊核废料处理那些事儿！

核能的研究与利用不仅扭转了世界反法西斯战争的局面，让和平之光返照地球，也改变了世界能源结构，为工业生产源源不断的提供能量。

1954年在库尔恰托夫的主持下，苏联先美国一步建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。上世纪60年代末，各工业发达国家的经济进入上升期，电力需求十年翻了一番。而核能凭借便宜、高效、环保的特点，还兼具掩护核武器开发的潜在功能，自然在冷战的特殊背景下坐在了风口，成为各国手中的香饽饽。

从能量密度来看，1kg铀235裂变产生的能量，约等于燃烧 2000吨煤产生的能量。无论是能源大国还是能源小国，都垂涎欲滴，希望从中分一杯羹。美、苏、英、法、日等国家都制定了核电发展计划。

这其中，美国因综合实力强大，成为核电领域的领头羊；苏联则拥有丰富的铀矿资源，为与美国抗衡提供了坚实的后盾；日本先天性资源匮乏，核电的经济性让日本人神魂颠倒，直接all in。

印度、巴西，自己没技术，那就万国造。

而伴随着改革开放的大潮，我国商用核电从起跑线开始出发。

当人类对核电暗送秋波时，它却悄悄撕开面纱，原形毕露。

1979年3月28日，美国三里岛核电站2号反应堆发生爆炸，60%的核燃料受到损坏，机组全部瘫痪，2万多人被迫撤离。

切尔诺贝利核电站

1986年4月26日，正在进行半烘烤试验的切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸，8吨多强辐射物质泄漏，据估算，此次事故产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸的100倍。

2011年3月11日日本东北太平洋海域发生9级强震，并引发海啸，受此影响，福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故。

无论是天灾还是人祸，核电站爆炸毕竟是小概率事件，放射性污染可持续数十万甚至百万年的核废料，才是心头大患。

自从核电诞生以来，如何安全、永久地处理核废料就成为摆在各核电大国面前的难题。

所谓核废料，泛指在核燃料生产、加工及核反应堆运行过程中产生的具有放射性的废料。按物理状态可分为固体、液体和气体3种；按比活度又可分为高水平（高放）、中水平（中放）和低水平（低放）3种。

高放核废料一般包括核反应堆产生的乏燃料和处理乏燃料产生的废液及其固化体两种，仍然具有很强的放射性。

核燃料棒

中低放核废料，如废水，劳保用品，废弃零组件等，约占核废料的99%。

对于中低放核废料，需要将其压缩或者固化之后放入特制的金属桶或者混凝土容器中，再放置于浅地层的处置库里，并进行密封处理。

而乏燃料中含有大量未用完的可增殖材料铀-238和钍-232，未烧完和新生成的易裂变材料钚-239、铀-235和铀-233以及辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有锶-90、铯-137、锝-99等。

如不能妥善处置将会带来毁灭性影响。

同时，乏燃料会释放大量的衰变热，若直接装入容器，会造成容器的熔毁产生泄漏，如果乏燃料聚集在一起超过临界体积，会引发链式反应，后果不堪设想。

因此，必须将其储存一段时间待放射性和余热降到一定程度后再进行后续处理。

法国欧安诺阿格乏燃料后处理厂中核燃料棒正在进行冷却

冷却过程一般不低于3-5年，冷却后的乏燃料来到了岔路口，一条路通向地下深处，另一条路通往处理厂，分别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。

所谓一次通过，就是直接将乏燃料进行溶解、液化，与玻璃、水泥固化后，储存至500～1000米深地层。

闭式核燃料循环的关键在于后处理，目的是分离回收铀钚等核素进行循环利用，去除衰变周期长和不稳定的核素，降低后续处理难度。如今最安全有效的核废料后处理流程当属普雷克斯流程，属于溶剂萃取法的一种。此流程起源于上世纪50年代中期，后由军用扩展到民用。

在普雷克斯流程处理之前，需要将乏燃料组件解体，脱除燃料棒的锆合金包壳，用硝酸溶解燃料芯块，再调节酸浓度，铀浓度等，而后在多级逆流萃取设备中进行多次萃取循环分离出铀、钚和其他裂变产物，其中，铀和钚的回收率高达99%以上。

按照规定，处理后产生的固液废在固化处理后仍要储存到处置库。

如今，全世界掌握乏燃料后处理技术的国家共有9个，分别是法国、俄罗斯、英国、印度、日本、美国、比利时、德国、中国。

为了开拓这两条路，人类付出了惨痛的代价。

冷战时期，美苏军备竞赛过程中产生了大量核废料，前苏联出于成本等因素考虑，将核武器工厂产生的高放核废料直接排入河流湖泊中，造成了严重的生态灾难。位于著名的原子能城 车里雅宾斯克西北70公里处的卡拉恰伊湖，曾经是野生动物的乐园，却因严重核污染变成了一潭死水。

美国人更是非法排污的惯犯。

作为曼哈顿计划的三大设施之一，汉福德基地为美国原子弹的制造提供了60多吨的钚。

在钚的提取过程中，会产生大量放射性污水。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污水高达21万立方米。这些核污水被储存在处理罐中，埋在地下。

据统计，在内华达州北部的丝兰山脉，已有1.1万个30—80吨的处理罐被填埋在地下几百米深处长达160公里的隧道里。

这些处理罐都已经超过或接近设计使用寿命，甚至有些早就出现泄漏。

更恬不知耻的是，为了进行人体核辐射试验，美国在1950-1960年多次主动排放汉福德基地等多个核工厂的放射性气体，让周边数十万民众在不知不觉中呼吸着放射性毒气。

八十年代，核泄漏丑闻露出马脚，公众的声讨让政府无法坐以待毙。1989年，美国能源部、环境保护署和华盛顿州签署三方协议，在汉福德基地进行史上最密集的环境清理项目。

到现在已经花了500多亿美元，并且清污费用还在攀升。2019年2月，美国能源部公布新估价，整个清污过程开支将从1100亿美元上升至6600亿美元。

除了高昂的费用，清污工作还面临巨大的技术挑战。为处理核废料，美国专门修建了一个处理厂，使用玻璃固化工艺，将核废料与玻璃材料混合固化后，再转移到深地层处置库永久储存。

但依照星条政府的尿性，投毒计划一拖再拖。1982年，里根总统签署《核废料政策法案》，决定选址建造永久性核废料处置库，1987年，美国国会通过《核废物政策法修订案》(NWPAA)，指定内华达州尤卡山为唯一高放废物处置库候选场址。

2002年7月9日，由布什总统推荐并经美国国会批准，尤卡山被确定为高放核废物深地层处置库的最终场址。

尤卡山核废料处置库施工现场

尤卡山核废料处置库示意图

1、放射性核废料通过铁路、公路运输到此处，2、核废料被封装到金属密封容器中，3、自动化运输系统将核废料金属罐送到地下，4、金属罐被存放到隧道内的固定位置封存。

而在奥巴马当选后，出于种种原因，尤卡山项目胎死腹中，上百亿美元打了水漂。

尽管如此，深地层处置法仍被认为是处置核废料最安全、永久的措施，芬兰、法国、德国、瑞典以及我国正在或决定建造高放射性核废料处置库。

中国核废料处置库“北山一号”

但因其建造要求特殊、技术复杂，建造周期长、耗资巨大，截至目前，世界上仍没有任何国家拥有运转中的深地层处置库。

因此，现在世界上的大多数乏燃料都暂存在核电厂的乏燃料池中。

既然入地难，何不上天下海？

1946年，美国在加州外海进行了第一次核废料倾倒，尝到了甜头的美国人，排污行为更加放肆。

美国海军士兵将装有核废料的桶推入大海

根据国际原子能机构的报告，在1946年至1993年间，美国共向北冰洋、大西洋以及太平洋排放了20万吨的核废料，前苏联，德法意日英等国也向海洋排放了数量不等的中低放核废料。

在这张由国际原子能组织绘制的地图中，清晰地标注着核废料在大海的去处。

如果再继续下去，海洋必将变成火葬场。

好在1972年，《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》在伦敦、墨西哥城、莫斯科和华盛顿签署，以法律之名否定了向海洋倾倒核废料的行为，但此后二十年，各国依然肆无忌惮地向大海投毒。

直至1993年，在第16次协商会议上，各缔约国通过了一项决议，禁止在海上处置放射性废物和其他放射性物质，核废料下海通道才被关闭。

既然下海行不通，那上天如何？

早在1973年，美国宇航局刘易斯研究中心首次研究了将商业核电站的放射性废物运输到太空的可行性，之后，美国能源部联合NASA、原子能委员会、波音等对核废料太空处理法进行了验证性研究。

报告封面

从技术、经济、安全角度出发，对核废料处理、装载、地面运输、发射场设施、发射运载工具、轨道转移系统、目的地、预算、应急处置等等进行了深入研究，并发表了多篇数百页的研究报告。

首先，来自国内各轻水堆的核废料经过多年冷却后，使用普雷克斯流程进行处理，90%的铀和钚以及铯、锶等物质被回收分离后，会被装进特制的装置内进行运输。

这就是美国能源部量身定制的地面运输装置，最内层是核废料容器和伽马辐射屏蔽组件，重达，外层包裹着辅助冷却装置，最外层的圆柱形减震器提供屏蔽、隔热和防撞击保护。它们将由专门设计的轨道车运输至佛罗里达州的肯尼迪航天中心(KSC)。

在这里，核废料的各项属性将被再次提高，如辐射屏蔽、热控制等。

核废料上太空概念图

一切准备就绪，升级版航天飞机（近地轨道运载能力45吨）带着废物们升天了。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投向太空，轨道转移飞行器装载着核废料，飞向0.85A.U.（天文单位）的绕日轨道。

很快，核废料追日被提上日程，预计1990年发射。

可是，接下来发生的一切打了编剧们措手不及。

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，美国人更不愿意在NASA身上多花一分一毫。

火箭一响，黄金万两。太空发射任务毕竟是个烧钱的行当，在NASA制定的预算表中，尽管绞尽脑汁地想出了各种方案，但最低开支也要160亿美元，最高的则需要480亿美元，注意，这可是1975年。

核废料上太空预算表

预算不足并没有浇灭NASA那颗躁动的心，直至1975年8月9日，美国出台法律严格限制钚的空运，它与1966年联合国大会通过的《关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外层空间活动所应遵守原则的条约》，简称《外层空间条约》联手，彻底扑灭了美国人将核废料送入太空的臆想。

这未尝不是一大幸事。1986年1月28日，“挑战者号”升空73秒后，在众目睽睽之下，于1.5万米高空爆炸解体。

而为了响应里根总统“挣脱大地粗暴的束缚，去触摸上帝的脸”的号召，罗克韦尔国际公司为NASA制造了6架航天飞机，其中5架执行过飞行任务，而在这5架航天飞机中，就有2架发生了爆炸，共14名宇航员惨死于天空。

2011年7月21日亚特兰蒂斯号（STS-135）降落肯尼迪航天中心，曾经被寄予厚望的航天飞机中道崩殂。

如果当时，NASA的野心连同发射核废料的火箭被点燃，世界格局会怎样？

这样？

这样？

亦或是这样？

很难说什么是不可能的，因为昨天的幻想，就是今天的希望，明天的现实。