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百万吨核废水共含有不到3克氚,日本为何不提取出来造核弹?

添加时间:2024-01-19

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日本不顾多国反对,正式决定向太平洋排放福岛核废水,总量达120多万吨,算上今后增加的量恐怕还远远不止。核废水中含有多种放射性物质,其中铯、锶、钴等以无机盐形式存在,相对容易清除,但有一种物质却极难处理,那就是氚。日本人干脆耍起了赖:难以处理就不处理了,一股脑排到大海里,让海水去稀释。这种把包袱甩给全世界的行为极其卑劣,必须强烈谴责!

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福岛厂区密密麻麻的核废水储罐

大家可能都知道氚是核聚变的原料,氢弹的原理就是氘氚聚变。那这百万吨核废水里为什么含有氚,总共有多少氚?能不能提取出来造氢弹呢?人马君为大家简单分析一下。

氚是何方神圣?核废水里的氚是哪里来的?

氚是氢的一种同位素,氚原子核由一个质子和两个中子构成,因此质量大约是氢原子核的3倍。氚具有放射性,半衰期12.43年,大概每年衰变5%,衰变后就变成了氦3,并且释放出低能量的β射线(电子)。氚在地球上的天然含量极其稀少,绝大多数都是人工制造的。

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日本竟然做了一个氚吉祥物,当天被骂下架

很多网友把氚和氘给混淆了,氘也是氢的一种同位素,但氘原子核是一个质子一个中子,没有放射性,在自然界中的含量相对比较多,占到了氢元素总量的0.015%,海水中就含有大量的氘。

由于自然界中几乎没有氚,无法像氘一样从水中提取,所以造氢弹、做荧光手表用的氚都得人工生产,具体方法是在反应堆内用中子轰击锂-6来获得,商业价格大概是3万美元一克。而福岛核废水中的氚主要有两个来源:

一部分直接来自核裂变的产物,正常情况下这些氚会被封锁在密闭的燃料包壳内,不会泄漏到外界。另一部分则是由于轻水反应堆的冷却剂中一般都含有硼和锂,用于调节反应性和pH值,核裂变发出的中子轰击硼和锂就会产生氚。

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福岛核事故导致堆芯熔化

2011年的福岛核事故非常严重,堆芯都熔化了,前面所说的两部分氚全都被释放到了环境中,成为核废水中的主要放射性成分。那么百万吨核废水中总的氚含量是多少呢?

百万吨核废水总共有多少氚,进入人体后有何危害?

福岛核电站目前储存着约125万吨核废水,处理后的氚含量(活度)仍高达 Bq/L,根据氚的半衰期,计算后可得这些废水中共含有纯氚2.87克。这看上去貌似不多,全世界每年生产的用于制造荧光管的氚就有400克,但这不到3克氚如果进入环境后再被人体摄入,还是会造成难以预料的危害。

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夜光手表也使用了氚

氚如果不进入人体,释放出的低能量β射线无法穿透皮肤,不会构成伤害,但它一旦被喝了下去,就会出现问题。氚原子与氢原子具有相似的化学性质,在进入人体后,绝大部分会随着代谢而排出,但还是会有那么一小撮留在体内。人体细胞组织中的原子有60%是氢,一些氚原子会替换正常的氢原子,成为人体组织的一部分,从而在体内停留比较长的时间,造成长期的内照射。

除了电离辐射之外,还有另外一种毒性机制:氚衰变会变成氦3,成为另外一种元素,它原来所在的分子就被破坏了,产生不利的后果。环保组织说碳14会损害人类DNA,也是同样的道理。DNA由两条碳链构成,如果碳链上有一个碳14原子,它一旦衰变就变成了氮原子,这个碳链就会断掉,DNA当然就被破坏了。

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碳14可能会破坏DNA

在氚含量极低的情况下,对人体产生的伤害比较小,所以日本人打算将氚活度稀释到1500 Bq/L,是世卫组织标准的四分之一。但福岛核废水总量超过百万吨,这么大的量排入环境,会不会在海底淤泥或鱼类体内富集,使海产品的放射性超标,这是以前从未遇到过的问题。因此日本人将废水直接排入大海是极端不负责任的。那么,如果不排放,能否将这里面的氚全部提取出来,用作其它用途呢?

这些氚可以造核弹吗?日本为何不肯提取?

前面说了,百万吨核废水中共含有2.87克氚。而在T-U构型的氢弹中,在初级的裂变部分中,会在中心区域充一些氘氚气体用于助爆。美国核弹头每枚会用到4至20克的氚气,核废水里的2.87克氚其实不够造一枚核弹的,而且这些氚非常难以提取,否则我猜以日本的德性,说不定真就敢搞氢弹。

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T-U构型的氢弹会用到氘氚混合气

虽然二战后日本在核武器方面被严格禁止,但却一直在打擦边球,例如把核废料运到欧洲提取钚,名义上是用作核燃料,实际上钚被储存了起来,说不定哪天就会被拿去造原子弹。不过,提取废水中的氚虽然困难,却也不是不可能,有多种办法可以做到,可以参考重水的电解法或蒸馏法。

将水电解后会变成氢气和氧气,但重水和氚水相比普通水更难被电解,所以可用多次电解的方法来提取氚。而蒸馏法更加简单粗暴,由于重水、氚水和普通水的沸点也略有差别,所以将水反复蒸馏,不断提取氚浓度高的部分,经过许多次蒸馏,也能分离氚。但这两种方法都分离得不太干净,此外还有用硫化氢或氨化学交换的方法。

不管用哪种办法,关键的问题都是成本:将百万吨核废水反复多次电解和蒸馏,需要耗费巨大的能量,付出极大的成本。如果不想这样做,还可以选择让氚自然衰变,继续建设储罐,将废水存放60年左右,由于氚的半衰期是12.43年,60年后绝大部分就都衰变掉了,实话实说这也是个不错的方式,但需要投入土地和建设维护成本。

日本人选择了向大海一排了之,图为福岛核事故污染扩散模拟

日本人最大的可恶之处就是他们不想花钱了,所有选择了成本最低的方法,向大海一排了之。自己闯下的祸又不想承担,于是就甩给全人类,这是一个负责任的国家能干出来的事吗?

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