核废物一般是指核燃料生产、加工和核反应堆中不再需要和使用的放射性废物。 它还特指核反应堆乏燃料。 经过后处理回收钚239等可用核材料后，剩余的铀238和其他放射性废料不再需要。

核废料按其物理状态可分为固体、液体和气体三种； 按其比活度可分为高水平（高放射性）、中水平（中放射性）和低水平（低放射性）三种类型。

核废料的特点是：

①放射性：核废料的放射性不能用普通的物理、化学、生物方法消除，只能通过放射性核素本身的衰变来降低。

②射线危害：核废料发出的射线穿过材料时，发生电离和激发，可对生物体造成辐射损伤。

③热能释放：核废料中的放射性核素通过衰变释放能量。 当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致核废料的温度不断升高，甚至导致溶液自行沸腾、固体自行熔化。

核能作为一种有效的清洁能源，如何利用它体现了一个国家经济、工业和科技的综合实力水平。 与欧美发达国家相比，我国核电技术的应用和发展起步较晚。 直到1994年，第一座大型核电站——大亚湾核电站才开始投入商业运行。

不过，当前我国核电技术发展已进入快车道。 以华龙一号为例，我国自主研发的第三代核电技术已开始向国外输出，领先国际一步。 与此同时，第四代核电技术也取得了进展。 一个很大的突破。

随着我国核电站数量的增加，产生了大量的核废料，核废料处理问题日益凸显。 那么中国是如何应对这个问题的呢？

2. 核废料处理条件

核废料是核材料在核反应堆（原子炉）中燃烧后留下的核灰烬。 它具有极强的放射性，半衰期长达数千、数万甚至数十万年。 也就是说，几十万年后，这些核废料仍然能够危害人类和环境。 因此，如何安全、永久地处理核废料是科学家们面临的重大问题。

科学家表示，安全永久处置核废料有两个必要条件：第一，核废料必须安全永久密封在容器中，数万年放射性不外泄。 为了实现这一目标，科学家们曾经设想将核废料密封在陶瓷容器或厚玻璃容器中。 但科学实验证明，在这些容器中储存核废料的效果在100年内仍然非常好。 但100年后，容器将无法承受放射性射线的猛烈轰击而爆裂。 届时，放射性射线将发射到周围环境中，造成灾难性的后果。 英国皇家科学院发现了一种新型晶体，可以抵御强辐射攻击。 用它来生产储存核废料的容器可以确保更高的安全性。 然而，科学家们仍在努力寻找一种能够抵抗放射性辐射数万年的材料。

其次，找到一个安全、永久的地方来储存核废料。 这个位置需要特别稳定的物理环境，不受水和空气的侵蚀，能够承受地震、火山和爆炸的影响。 科学家通过实验证明，花岗岩、岩盐和粘土层可以有效保护核废料容器数百年不被损坏。 但无法预测这些储存地点在数百年后是否会遭到破坏。 科学家建议，最好的办法是先挖一条数百米深的隧道，把核废料储存在这样一个稳定的地方，等以后科学发展起来，再找到更好的办法来对付这些“人类杀手”。

3. 核废料处置方法

核废料的危害与其他放射性物质的危害相似。 第一个是放射性核素。 如果泄漏，这些放射性核素将进入空气、水中，或被吸附在生物表面。 它们最终可能通过饮食或呼吸进入人体，引起各种类辐射疾病，缩短人类寿命。

如何处理核废料一直是核工业几十年来面临的一个未解决的问题。 比如美国就这个问题研究了20年，花费了数百亿美元。 美国于1987年首次提出在内华达山脉深层地址结构中储存核废料的计划，但时至今日，该计划的实施仍然没有任何进展。 对于被称为“永恒恶灵”的高放核废料，学术界认为最合适的处置方法是地质深埋。 但由于其特殊的建设要求和复杂的技术，截至目前，世界上还没有永久的永久性设施。 有性释放的废物库。

解决方案1.送入太空。 如果绕太阳系徘徊或者落向太阳，核废料很难对地球环境造成破坏。 然而，如何将核废料送入太空仍然是一个问题。 因为使用火箭运载这种方法有时会遇到发射失败的事故。

处理方法2.深钻。 深钻涉及将用过的核燃料棒装入密封的钢结构中，并将其埋在地下数英里处。 其优点是可以在靠近核反应堆的区域进行钻探，从而缩短高放核废料处理前的运输距离。

处理方法3.海底储存。 海洋的大部分——海床——是由厚厚的粘土构成的，非常适合吸收放射性衰变的产物。 然而，海底储存需要在水下钻探。 以“墨西哥湾”漏油事件为前车之鉴，这一解决方案似乎还需要很长时间才能付诸实施。 此外，在海洋中处置核废料需要修改国际协议。

处理方法4、埋入淹没区。 将核废料掩埋在俯冲带（俯冲是一个底板因力而下沉到另一个底板之下的过程）将使废核燃料棒沿着地球构造板块的“传送带”移动，最终进入地幔。 然而，将它们埋在水下也违反了一些国际条约。

处理方法5.冷冻处理。 核废料的温度一般都很高。 如果把它装进一个钨球，放在相对稳定的冰原上，钨球就会随着周围的冰融化而向下移动，而上面融化的冰又会再次凝固。 然而，冰盖可能会移动，导致放射性物质像海洋中的冰山一样漂浮。

处理方法6.密封合成岩石。 将核废料掩埋在地下需要考虑如何防止其污染周围的土壤和水。 合成岩石可以吸收清水反应堆和钚核裂变产生的某些废物。 它们是陶瓷产品，可以将核废料密封到晶格中以模拟地质稳定的矿石。

处理方法7.使用液压。 一旦渗入地下水，地下核废料储存设施将变得尤其危险。 如果在核废料周围建造一个像三维沟槽一样的水笼，地下水就不会渗入放射性物质中。 未来的核废料处理设备应该是防漏的，而液压笼的作用是防止地下水污染。 中国核工业系统运行30年来，积累了数万立方米中低放放射性固体废物，目前每年产生约150吨高放放射性废物。 此外，专家推测，中国核废料储存空间的压力将在2030年左右出现。届时，仅核电站每年产生的高放放射性废料就将达到3200吨。

对于低中放射性核废料，无论是固体核废料还是液体核废料，首先需要进行固化，然后包装到200升的专用不锈钢桶中，最后放入浅表处置库中。

由上可见，核废料处理的两大特点是分离和固化。

分离有两个步骤。 第一个是从核废料中分离出非放射性材料并减少其体积（高放射性废料的储存和化学玻璃化是昂贵的）。

对于放射性物质，需要采用化学手段来分离半衰期长和短的元素。

半衰期短的元素只需让其自然衰变，就会成为非放射性废物，然后与普通废物一起处理。

对于半衰期较长的废料，需要分离出有价值的原料，而不能进一步利用的废料则需要进行固化，以防止放射性物质的泄漏，然后进行储存。

（核废料的分离过程必须在特定的装置中进行，防止放射性物质衰变造成放射性危害）

核废料玻璃化是将核废料固定在特殊的玻璃体内。 作为一种非晶态物质，玻璃对不同元素具有较宽的耐受性，并且具有良好的耐用性。 核废料中的大部分元素可以进入玻璃结构并在原子尺度上凝固，可以有效保证其不足。 迁移到外部环境是目前安全处理核废料最有效的固化方法。

（玻璃凝固核废料示意图：核废料均匀溶解在玻璃结构中，玻璃凝固体含有气泡和夹杂物）

过去，核废料的玻璃化是直接在电加热炉中进行的。 废料首先熔化，然后快速冷却以固化玻璃。 玻璃凝固可以在一定程度上减少废物体积，降低核废物储存的空间成本。 但这种处理方法成本较高，因此主要用于高放废物的最终处理。

一座发电能力为100万千瓦的核电站，每年产生的放射性废物约为数十吨，其中99%以上的核废物为中低放射性废物。

各主要核技术应用国家一直在寻求更加经济有效的核废料处理方式。 这种处理方法不仅可以安全处理高放射性核废料，而且可以更加安全、经济、快速地处理中、低放射性核废料。 核废料。 等离子体处理技术应用于核废料处理的研究正是在这一背景下诞生的。

（等离子废弃物处理流程示意图：1.废弃物储存；2.加料装置；3.等离子炬；4.玻璃体排放；5.隔热气体导管；6.二次燃烧室；7.蒸发冷却器；8.鼓风机；9.进出水口；10.布袋除尘器；11.热交换器；12.精过滤器；13.水泵；14.引风机；15.烟囱）

该装置是核电技术在民用环保领域成功应用的典型范例。 无核废物处理后的玻璃体还可用作路基、建筑材料等（有害物质已分解，无辐射和污染）。 不久的将来，该装置将基于该项目，等离子体固废处理技术将在全国范围内推广使用。

4、磷酸锆处理核废料

耀龙清除放射性核废料的征程从未停止。 根据研究，磷酸锆（α-ZrP）可以模仿太阳能燃料将电子与水分子分离的方式，使用两倍以上的能量来分解水。 从镅中夺取电子。 镅被剥夺三个电子后，就像钚和铀一样，可以用现有技术去除。

核燃料最初被包装成细长的棒状小固体颗粒。 将燃料溶解在酸中以分离出钚和铀。 在此过程中，镅可以与钚和铀一起被去除，也可以在该过程之后再次分离！

从第一颗原子弹爆炸，到第一座商业核电站，再到现在利用等离子体技术处理核废料，中国核技术实现了从军用到民用再到安全应用的一步步突破。 我国核技术虽然起步较晚，但发展潜力强劲。 相信随着更多关键技术的突破，中国核能的利用将变得更加环保、高效。