據國外媒體報導，我們可以利用核裂變來發電，但同時也會產生核廢料。 這些核廢料可以安全地儲存，直到最終衰變，然後安全處理。 儘管有人曾預言，世界最終將因核戰爭而毀滅，但在現實生活中，核能正發揮著越來越重要的作用。 然而，和其他工業一樣，核電站也會產生廢料，即放射性廢料。 我們應當妥善地處理放射性廢料，以避免有害輻射洩漏到環境中。

托卡馬克是一個通過磁約束來實現受控核聚變的環形容器，也是為核聚變發電站設計的實驗裝置

什麼是核電站？

核電站發電流程示意圖

全世界大約10%的電力來自核電站。 這些核電站的核心便是核反應爐，可以進行並控制一系列核裂變事件。 核裂變是一個將大品質原子核分裂成較小原子核並釋放能量的過程。 原子核不斷分裂成更小”碎片”的過程——稱為裂變鏈式反應——會產生大量的熱，可以將水煮沸產生水蒸氣，進而推動渦輪葉片產生電力。 除了核裂變，還有另一種能釋放巨大能量的核反應——核聚變，即小品質的兩個原子核聚合形成一個較大的原子核，在這一過程中釋放能量。 目前，科學家們正在努力研究如何控制核聚變，但仍有相當長的路要走。

什麼是核廢料？

任何利用放射性物質的活動都會產生放射性廢料，因此，核電站產生廢料並不奇怪。 不過，相比燃煤電廠產生的廢料，核電站產生的廢料體量要小得多。 核廢料可按物理狀態分為固體、液體和氣體三種;按照放射性水準，核廢料又可分為低水準（低放）、中水準（中放）和高水準（高放）三類。 通常而言，核廢料指的是高放廢料，即反應堆中使用后的核燃料，又稱乏燃料;中、低放廢料則來源於核電站使用過的廢棄退役的儀器設備，以及核燃料生產加工中產生的廢料等。

核裂變鏈式反應會產生多種產物

在核電站中，核燃料每12到18個月更換一次，以保持反應堆的高效性能。 這些乏燃料具有很高的放射性，溫度也很高。 乏燃料產生的高放廢料只佔放射性廢料總量的3%，卻具有放射性總量的95%。 相反，低放廢料占地球上放射性廢料的90%，但只含有放射性總量的1%。 核電站中使用的工作服和工具甚至也被認為是低放廢料。

核燃料中未裂變的原子，以及核裂變的產物，如新生成較小的原子核，構成了大部分的放射性核廢料。 核裂變產物通常包含元素週期表中的元素，如氪和銫，以及鐵、鋅等元素的同位素。 用過的反應堆燃料是固體形式的，看起來幾乎與新燃料相同，都是包裹在金屬管中的固體顆粒。 儘管表面上看起來差不多，但二者的乏燃料含量卻不盡相同。

核廢料去了哪裡？

放射性廢料不能像其他廢料一樣傾倒在垃圾填埋場。 儲存核廢料是一項危險的工作，需要非常周密的計劃。 這些廢料具有很高的放射性，可能對生態系統構成嚴重的威脅，因此成為許多人關注和擔憂的問題。 與其他會產生長期危險的工業廢料（比如鎘和汞等重金屬）不同，核廢料的毒性會隨著時間的推移而降低。 只有約3%的核廢料是長壽命且高放射性的，因此需要數千年的隔絕處理。

低放射性水準核廢料的處理

大多數中低放廢料會被壓縮並固化裝桶，然後送到淺地層的處置庫安全貯存。 還有一些中低放射性的廢料、廢液會通過工廠的多道工序進行處理，使其達到規定的排放標準，然後排放掉或迴圈重複利用。

這種處理造成的輻射只影響現有自然本底輻射的一小部分。 核電站和再處理工廠也會向大氣中釋放少量的惰性氣體氪-85、氙-133和微量碘-131。 在任何生命週期的分析中，它們的影響都極其微小。

相比之下，處理乏燃料（高放廢料）可能就非常棘手了。 當乏燃料從反應堆中取出時，其溫度和放射性都很高。 因此，乏燃料需要被保存在水下5到8年，直到輻射減弱到可以在沒有水的情況下冷卻。 通過這一過程，對廢料的回收和處理就更加容易。

冷卻后，這些廢料要麼被回收，要麼被轉移到一個乾燥的桶中，桶的外部是混凝土或裝有惰性氣體的多用途罐。 這些桶在設計上都可以長期使用，並且足夠安全，甚至你都可以走近觸摸。 法國、日本、英國等國家採取後處理方式來回收乏燃料，高放廢料中的裂變產物如銫-137、鍶-90等，也可用回收用於工業和醫療應用，包括血液輻照、食品保鮮和污水處理等。 不過，這種方式的缺點是難度大、費用較高，同時因可生產出高純度的鈈，有核擴散風險。

通過回收乏燃料來重新利用這些有價值的同位素，使得放射性廢料更像是一種資源而不是負擔。 另一種處理核廢料的方式是直接處置，以加拿大、德國、芬蘭、瑞典為代表的國家主要採用這種方式。 在這種方案中，廢棄核燃料會先在反應堆冷卻池中冷卻一段時間，然後轉移到臨時存儲廠，在至少存放50年後，經過固化、封裝等處理過程，最後進行地質深埋。 一旦封裝好的廢料桶被固定住，一層層的岩石和黏土就會將它們密封在適當的位置。 這種處理方式可以固定放射性元素並將它們與大氣隔絕。

有什麼辦法可以防止核電站產生廢料？

乏燃料池

如前所述，核能有兩種來源——核裂變和核聚變。 目前世界上所有的核電站都使用核裂變發電。 核裂變會產生不穩定的原子核，這些原子核在數千年裡都保持著放射性。 相比之下，核聚變不會產生任何放射性廢料，而是會產生氦——一種對生命無害的惰性氣體。 如果能實現核聚變發電，就將大大減少放射性廢料的形成。

然而，利用核聚變發電的技術仍處於初級階段。 核聚變反應堆的原型預計將在2040年投入使用。 或許到本世紀的下半葉，核聚變發電才會迎來最激動人心的突破。