一顆氫彈就能把百萬噸核廢水全處理掉?純科學分析一下是否可行

獨家記憶 2021/04/26 檢舉 我要評論

日本決定排放核廢水的事,一直是大家關注的焦點。

該如何處理核廢水是見仁見智,但總之不應該排放,這是對全世界不負責任。人馬君看到一些報導提到,有俄羅斯專家給日本支招: 「核廢水一直在產生,是因為地底下還存在洩漏的堆芯物質,一直在發生核反應,如果在福島爆炸一顆氫彈,可以加速核反應,徹底消除放射性的根源,從此就沒有後顧之憂了。」

如果這位專家能給出這樣的建議,只存在兩種可能性:要麼他是出於對日本的義憤,在開玩笑吐槽。

如果不是這種情況,那他一定不能算作核子物理或反應堆方面的專家!理由如下:

福島堆芯是否還在反應?

福島核廢水的罪魁禍首是2011年核事故中熔毀的堆芯。

這些熔融的堆芯物質熔穿了壓力容器底部封頭而流出堆外,接著很可能又燒穿了安全殼的混凝土底板,進入了地下,持續不斷的污染著地下水。當年的切爾諾貝利事故,蘇聯花費巨大代價將反應堆的下方封了起來,避免了堆芯物質向地下蔓延擴散,這一點上日本的表現遠不如蘇聯。

福島核電站堆芯熔化,熔融物燒穿壓力容器

這些堆芯熔融物現在還在發生核裂變反應嗎?

大概率已經停止了,因為反應堆在海嘯前已經[插·入]控制棒停堆。堆芯熔化是由於剩餘的衰變熱。但熔化後堆芯便失去了正常幾何形狀,熔融物聚集成一團時仍有可能重新臨界發生裂變,但這種情況更可能發生在事故後的較短時期。

由於民用核電站使用的是低濃鈾,靠的是低速的慢中子引發裂變,需要水作為中子減速劑,聚成一團的熔融物不利於中子減速,而控制棒中的中子吸收體在熔化時也很有可能進入了熔融物中。況且進入地下的熔融物由於不斷下沉,體積會越來越小,這些都會使其無法臨界。

現在核事故已過去10年,如果堆芯物質還在裂變,會產生大量中子和具有極強放射性的裂變氣體,這些氣體會逸出地表,造成嚴重後果。從福島的現狀來看,並沒有明顯地觀測到這種現象。

進入地下的堆芯物質持續污染地下水

因此,那些融化的反應堆物質還在發生裂變反應的概率極低,但這並不代表它沒有危險,堆芯物質主要是經歷過長期運行的舊燃料,即便現在不裂變了,仍然包含大量裂變產物,輻射劑量超強,如果人過於靠近,會在短時間內去世。在經歷了10年的冷卻後,這些物質的衰變熱已經比較低,但仍需繼續冷卻,並且還在污染地下水。那麼疏散附近人口後,在福島核電站廠區引爆一顆大當量氫彈,能否處理掉這些堆芯物質呢?

氫彈能否將堆芯物質無害化?

那位俄羅斯專家說氫彈可以加快核反應,消除堆芯物質的放射性。

前面已經分析過,反應堆現在還在發生核裂變反應的概率極小。即便它真的還在反應,用氫彈來加快它也是天方夜譚,因為氫彈發出的中子全都是高能的快中子,而商用反應堆的鈾235富集度不高,需要有慢中子才能有效的裂變。

氫彈爆炸產生的快中子不僅不能加快鈾235的裂變,還會將其中大量的鈾238轉化為鈈239,這樣裂變物質的量還會增加。

沙皇炸彈

再說了,即使咱們打破物理規律,假設快中子真能加快核裂變反應,那又有什麼用呢?真正具有強放射性並不是鈾235、鈾238或鈈239,而是它們裂變的產物,例如堆芯和核廢水中的銫137、鈷60、碘129、氚等等。如果氫彈真的加快了裂變,這些裂變產物的釋放量將大大增加,更加劇了核事故的災難。

也有網友會說,這些強放射性的裂變產物也可以與氫彈釋放出的中子反應,變成沒有放射性的物質。這些讀者大約是看過「嬗變堆」的報導,知道可以用嬗變的方法處理核廢料。但嬗變可不是簡單的消除放射性,而是只能將長壽命的次錒系核素轉化成短壽命的核素,這樣原本需要儲存上萬年的核廢料,只需儲存幾十上百年就可以了。

然而福島熔毀堆芯和核廢水中放射性最強的恰恰就是短壽命核素,這些核素經中子照射後反而有可能變成長壽命核素。本來儲存幾十年就解決的事,反而被搞成萬年的禍患了。況且嬗變也需要慢中子和長期運行,氫彈發出的高能快中子與這些核素也不容易反應。

加速器驅動的嬗變系統

還有更搞笑的,說氫彈產生的高溫會把物質等離子化,放射性就沒了!這是完全沒理解什麼是放射性。除非通過核反應變成另外一種同位素,否則放射性核素的輻射和半衰期雷打不動,不管是變成氣態還是等離子態,都會按照固定的半衰期衰變,高溫並不能加快這一進程!

既然氫彈處理不了堆芯以及核廢水中的裂變產物,那我們退而求其次,處理掉核廢水中的氚可不可以呢?畢竟氚可以聚變嘛,把它聚變掉也是大功一件!事實真的如此嗎?

氫彈能去除核廢水中的氚嗎?

如果專門挑一個地方,比如地下的岩洞,並把核廢水裝進一個大水箱裡,將氫彈放置在中央並引爆,能否將核廢水中的氚一股腦清除呢?並不能!核廢水的總氚含量不到3克,它確實可以聚變。用氫彈產生的高溫高壓來使氚和水中的氘發生聚變,貌似可以大功告成,但這3克氚裡有多少能夠發生聚變並不好說。

120多萬噸核廢水

然而主要問題還不在這,因為氫彈本身也會產生氚,作為氫彈引信的原子彈會發生裂變,從而生成氚。而氫彈的聚變材料是氘化鋰,本身就是靠中子轟擊鋰6來製造氚,這些氚也未必會全部被聚變消耗。一枚氫彈一般裝有幾十公斤的氘化鋰,只要有一小部分生成的氚沒參與聚變,本身殘留的氚就很可能超過核廢水所含的量。

事實上地球上的氚有很大一部分就是人類核子試驗產生的。在上世紀50到60年代,美蘇大肆進行核子試驗,大量氚進入大氣層,氚可不是惰性氣體,不像氦氣那樣不和別的物質反應,它很快就會轉化為氚水,並隨著降雨落回地面,導致海洋和陸地水體中的氚含量急劇增加。為了清除氚,反而生成更多的氚,何苦呢?

沙皇氫彈爆炸場景

如果真的用氫彈來處理,則將是一場史無前例的災難

用氫彈處理的理論還忽略了一個根本因素:如果想處理堆芯,就需要在福島廠區引爆,而放射性又沒處理掉,大量核物質會被炸到高空,放射性煙雲會擴散到全世界,而首當其衝受害的就是東亞各國。當年切爾諾貝利事故的爆炸威力遠沒有這麼大,還造成了歐洲大片地區的沾染,如果真的用氫彈來炸堆芯,那全世界將無人能夠倖免。講到這裡,您還相信用氫彈能解決核廢水問題嗎?

用戶評論
搶先看最新趣聞請贊下麵專頁