2699.核废料的模糊利用
2011.10.31
日本是一个资源匮乏的国家,却拥有世界排名第三的核电数量,其核燃料是如何解决的呢?从日本福岛核事故产生的放射性污染物分析,我认为日本可能在大规模利用核废料生产的高端核燃料。
铀235(原子量235,拥有92个质子、143个中子)核裂变的过程可能是一个铀原子释放一个氦核(原子量4,拥有2个质子、2个中子)的同时,裂变为两个铑原子(原子量103,拥有45个质子、58个中子),同时释放25个中子。或者是释放一个氦核后裂变为三个锌原子(原子量64——70,拥有30个质子、34——40个中子),同时释放多余的中子(一个铀235的中子数减去一个氦4的中子数,再减去三个锌原子的中子数)。而释放的氦核有可能与另一个铀235结合,聚变为钚239(原子量239,拥有94个质子、145个中子),或与铀238外加两个中子结合,聚变为钚244(原子量244,拥有94个质子,150个中子)。还有可能与其他杂质,或已经聚变成的物质继续结合,产生更高端的核物质。至于这些新产生的高端核材料是否都能用来发电,或制造核武器,我不得而知,但其中一定有一些成分可以用来发电,这样就可以免去进一步的提纯,只把初次裂变产生的铑元素和锌元素去除就可以再次利用,我称此为核废料的模糊利用。
核废料的模糊利用实际上是核废料的深加工,不但可以利用初次裂变产生的金属元素(提纯以后的锌、铑元素的残余放射性周期应该有限),还可以利用残存的铀235、238等核材料和初次裂变产生的聚变物质,即高端核材料,有效减少核废料的排放。其处理过程实际上只是提纯部分初次裂变产物锌、铑元素的过程,其余废料继续用来发电,或加入部分新的铀235并列(或环抱)投放,或与其他放射性物质做成可以产生链式反应(通过实验才能知道)的合金(例如质子和中子含量与钚239和铀235相同的模拟钚239或铀235)投放。
提纯其他物质的过程,也是浓缩核材料的过程。不必知道浓缩后的核材料的确切成分,也不必将铀235和钚239全部提纯,只要能够继续发电就行,这就是核废料的模糊利用,其好处就是成本低,接近零排放。