杨宇龙 ·《能源文明的全局》
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核废料到底怎么处理?

现行做法分三步:乏燃料先在冷却水池中存放五至十年,再转入靠自然空气对流散热的干式贮存罐,最终目标是深部地质处置。只有芬兰的ONKALO走到第三步——深入花岗岩450米,2025年启用,是世界第一座获许可的永久处置库。

先要看清「核废料」到底是什么。燃料在堆内工作约三年后成为乏燃料,其中约95.6%仍是未反应的氧化铀,真正的挑战在剩下的4.4%——这一微小比例产生了燃料全部放射性的99%。其中约3.4%是铯-137、锶-90等裂变产物,放射性强烈但半衰期约30年,几个世纪内衰减99.9%;剩余1%是钚-239、镅、锔等长寿命锕系元素,钚-239半衰期24,400年,需要约25万年才能降至安全水平。法国据此走「封闭燃料循环」:诺曼底的拉阿格工厂把燃料棒溶于沸腾硝酸提取铀和钚,高放废液玻璃固化封装,使高放废物体积缩减五倍、长期放射性降低90%,提取的钚制成MOX燃料为法国20多座反应堆供电。

储存的第一站是乏燃料冷却池——反应堆厂房内注满约12米深处理水的衬钢混凝土水池。水同时吸收衰变热并充当辐射屏蔽,几米深的水足以挡住下方蓝色发光组件的几乎全部辐射,站在池边的人完全安全。它的脆弱在于需要主动供电:循环泵一旦断电,水蒸发、燃料可能过热起火,这正是福岛危机中最令人恐惧的场景之一。冷却五至十年后,衰变热降至可由自然空气对流散出的水平,燃料转入干式贮存罐——高约5.2米、宽约2.7米的多层圆柱体,内层是充加压氦气的不锈钢罐,外层是数英尺厚的强化混凝土,测试中经受机车撞击和高处坠落而未泄漏。

体积其实不大,时间才是问题。美国每年新增约2,000吨乏燃料,累计已超88,000吨,全球储量正逼近40万吨;把美国迄今全部乏燃料棒叠起来,覆盖一块标准美式橄榄球场深达17米——而干式贮存罐的设计寿命只有60至120年。科学界的共识是唯一出路为深部地质处置。芬兰ONKALO位于奥尔基洛托岛、深入20亿年历史的结晶花岗岩450米,2025年投入运营,成为世界第一座获许可的永久处置库;它的成功不只是地质壮举,更是民主壮举——政府用数十年与当地社区深度沟通,赋予市政当局一票否决权。反例是美国尤卡山:1982年被国会指定后,政府花费逾150亿美元、核电企业通过每度电征税另贡献300亿美元,项目仍因内华达州的政治反对在2014年实际终止,废料至今堆积在全国70多个场址,政府每年须向公用事业公司支付数十亿美元赔偿。这催生了加拿大和英国转向的「基于同意的选址」——在核能时代,一个项目的「社会半衰期」与其放射性半衰期同等重要。

对没有反应堆的国家而言,核废料同样不是抽象议题。新加坡730平方公里、没有可疏散的腹地,因此把防线设在区域层面:2020年委托投运的环境辐射监测网络(ARMNet)由40个固定监测站和5个机动单元组成,从新加坡海峡沿海水域到公共组屋楼顶提供24小时实时监测,基准读数为每小时0.1微希沃特,任何越境的辐射异常都会立即触发全国警报。新加坡同时在东盟原子能监管机构网络(ASEANTOM)中担当领导角色,参与连接东南亚80多个监测站的区域早期预警网络。

乏燃料的处置阶梯:从堆芯到永久处置库(书稿第六章 6.3、6.11–6.13)
阶段时长或关键参数限制条件
反应堆内约 3 年铀-235 消耗、裂变产物累积后成为乏燃料
乏燃料冷却池5–10 年,约 12 米深水需持续供电驱动循环泵(福岛的风险点)
干式贮存罐设计寿命 60–120 年靠自然空气对流被动散热,仅是临时方案
后处理(法国拉阿格)高放废物体积缩减 5 倍长期放射性降低 90%,钚制成 MOX 燃料
深部地质处置(芬兰 ONKALO)花岗岩地下 450 米,2025 年启用世界第一座获许可的永久处置库
危险期钚-239 半衰期 24,400 年约 25 万年才降至安全水平

干式贮存罐设计寿命60至120年。钚-239的半衰期是24,400年。这中间有一条巨大的空白,是任何工程文件都还没有填写的章节。

《能源文明的全局》第六章 6.12

资料来源

  • International Atomic Energy Agency (IAEA), Finland's ONKALO: The World's First Permanent Repository
  • National Environment Agency (NEA), Ambient Radiation Monitoring Network (ARMNet)
  • ASEAN Network of Regulatory Bodies on Atomic Energy (ASEANTOM), Regional Nuclear Safety Framework
  • 《能源文明的全局》第六章 6.3、6.11–6.13 与新加坡本地上下文

这个问题在书中的展开位置: 《能源文明的全局》,第六章 6.3、6.11–6.13 与新加坡本地上下文

作者:杨宇龙(Yang Yulong),新加坡能源技术架构师。

发布 2026-07-26 · 最后更新 2026-07-26