“塑料小珠”可“吃”掉核廢料
來源:中國能源報 發布日期:2009-09-21
世界未來15年內70座核電廠將投產。目前全球約有40座在建核電廠,439座核電廠正在運營發電。
一個由德國多特蒙德大學以及印度巴巴(Bhabha)原子研究中心的研究人員組成的工作小組近日宣布,他們找到了安全處理核電廠中放射性廢物的方法:利用塑料小珠吞噬反應堆中的放射性廢物。雖然核電廠不會產生溫室氣體,但它同時卻有另一種非常危險的副產品:放射性廢物。在普通的壓水式核反應堆中,最常見的放射性廢物便是用來為堆芯降溫的水。
在壓水式核反應堆中,承受高壓的水在鋼管中循環,溶解鋼管壁上的金屬離子。當水流通經反應堆的堆芯時,水中的離子會被中子轟炸,從而部分變得具有放射性。在隨后的循環中,具有放射性的金屬離子會部分回到鋼管壁中,賦予鋼管放射性;剩下的放射性離子繼續留在水中,這樣水也同樣具有了放射性。水和鋼管都成為了放射性廢物,工作人員必須小心處理。
為什么鋼管中的離子被中子轟炸以后會變得具有放射性?這要從鋼管的材質說起。鋼管一般由鐵制成,里面所含的離子大部分為鐵離子。常見的鐵離子的同位素(56Fe)吸收中子后,不會變成放射性材料。然而,用在核反應堆中的鋼管通常是用鐵鈷的合金制成,因為合金的性能更好,更結實。然而當普通的鈷離子(59Co)吸收中子后,就會變成60Co,成為一個半衰期為5年以上的放射性物質。
目前,為清理核電廠中放射性60Co,研究人員主要是利用離子交換樹脂將其捕獲。不過在交換的過程中,同樣也會捕獲大量的非放射性鐵離子,甚至數量會比鈷離子多很多,從而造成浪費。
為解決這一問題,科學家研制出了一種化合物。它在與放射性60Co結合的同時,會“放鐵離子一馬”。研究人員將制造這一材料的技術稱為分子印跡技術:他們首先會在有鈷離子存在的環境中制造化合物;在化合物制造完成之后,研究人員用鹽酸將鈷離子提取出來。由于鈷離子被“抽走”,剩下的化合物表面會留下與鈷離子大小相當的“小洞”。正是這樣的“小洞”讓該化合物具有捕獲放射性60Co的優良性質,因為當60Co不小心撞上化合物,就會自然而然被吸附在“小洞”之中,無法再逃脫。這樣的一小塊化合物能夠吸收大量的放射性60Co。
該研究小組目前正在研制大小適中的小珠子,使其能夠通過核電廠內的冷卻系統。研究人員說,該化合物的一個好處在于,它處理放射性物質的成本很低,處理的量越大,成本效益就越明顯。此外,它還能用來排除已經廢棄的核電廠存在的潛在污染。廢棄核電廠內通常都會存在一些殘余的放射性60Co,對當地環境造成威脅。
據國際原子能機構估計,目前世界上大概有40座在建核電廠;在未來15年內,另70座核電廠也將建成投產,這些新增的核電廠大部分位于亞洲。而且眼下已經在運營的核電廠共有439座。核電廠規模如此巨大,能吸收放射性廢物的塑料小珠也必將前途無限。
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