本文转载自：蒋校长（ID:jiangxiaozhang666）
撰文：权周
如果有一天，我们能安全利用核能的话，99%的能源问题，甚至世界上90%的问题其实都能解决。
比如中东局势就能改善，石油都不值钱了，美国再去当搅屎棍子就没有意义了。
比如各国对碳排放权的争夺也不用撕破脸了，工厂用的都是清洁廉价的核电，养牛还有开车才能排放多少温室气体。
还有粮食产量问题，东北多好的黑土地啊，但因为日照不行一年就一熟，建个大棚24小时照灯，黑土地照样能一年三熟。
只要能源足够廉价，这一切都有可能实现。
而核能，无疑是最廉价的能源。
一公斤的核电站标准燃料铀－235，只有一颗鸡蛋大小，但其裂变释放出来的能量超过2700吨标准煤，够一列火车皮拉。
尽管核电站的能量是如此之大，但世界各国一直都对核电站采取非常谨慎的态度。因为其缺点也实在是太明显了。
主要有两个问题。
第一是设备安全运行的问题。
反应堆由于设计原因或人员操作不当，都有可能引起极为严重的事故，比如切尔诺贝利和福岛。
日本的东电公司，最早的一次反应堆安全事故出现在1978年，一直被隐瞒了整整30年之后才被公布。小事故不公布或许没人知道，但一旦出事，代价就是几十万、几百万人的生命，一座城市成为死城，甚至整个地球都受到影响。
当然，通过完善设计以及提高安全管理水平，有些事故在一定程度上是可以避免的。
第二个问题，就是核废料的问题，尤其是高放射性核废料的问题。
从现在的技术水平来讲，我们无法“处理”高放射性核废料，即没有办法通过人为技术方法降低其放射性。
将其封存储藏起来，让其放射性自然衰减，这是唯一的解决办法。
将核废料安全“封印”起来的技术，就是核能利用的最后一个环节，而如今，这个环节终于也被我们给拿下了！
2021年9月11日，国内首座高水平放射性废液玻璃固化设施在四川广元正式投运。
高水平放射性废液玻璃固化，这是全世界最安全的高放废液处理方式，是在1150度以上的熔炉里，把玻璃原料和放射性废液混合，冷却之后得到包裹着放射性物质的玻璃体。
这样的玻璃体形态稳定强度高，能够安全的存放千年以上。把高放废水用这种办法处理了，然后再放到几百米的地下，基本用这个办法，就能把高放核废水的威胁降低到忽略不计。
一座核电站，一年产生的核废水大约几千升，绝大部分都是低放射性的废水，不能排放到自然水系当中，但是储存在大罐子里，露天放置，工作人员穿着防护服正常接触都是没有问题的。
像福岛的核污水，基本就都是这种，其放射性大概只有一百年左右，到时候基本就能和正常污水一样走工业废水处理了。
▲这些密密麻麻的罐子
存的都是福岛核废水
目前核废水的处理方法包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、蒸发浓缩法、膜分离技术、生物处理法、惰性固化法、零价铁渗滤反应墙技术等等一大堆，但都只能处理低放射性废水。
低放射性废水不是洪水猛兽，医院放射科都有个小库房，影像仪器的放射性废水都会用罐子临时储存起来，几十米外就是穿行的就诊者，危害几乎可以忽略不计。
但真正难搞的，是高放射性废水。
核电站一年几千升废水中，其中只有几十升是高放射性废液。其体积不足核燃料循环产生放射性废物体积的1%，但是其所含辐射量超过核燃料循环总辐射量的99%以上。
其中含有的镎-237、钚-239，其半衰期超过10万年，一旦发生泄漏进入自然界，没有任何办法能使其降解或消除。也就是说一旦一个地方出现了高放射性废液泄漏，那唯一的处理办法就是像切尔诺贝利一样，建一个石棺进行永久性封锁。
所以把高放射性的核废液进行安全妥善的处理，直接关系到人类的核安全。
最好的办法就是把液态核废水变成固态。液体核废料的流动性以及侵蚀性都是非常可怕的，尤其是前期处理过程中，一旦出现泄漏就是严重事故。而要是固体的话，泄漏进入外界环境的风险就要低得多。
所以美国过去在几十年的时间里一直在研究核废料的固化。
美国能源部从1997年开始，就陆陆续续拿出了200多亿美元，用于汉福特厂核废料处理项目。
这个汉福特厂，是美国军方核工业的老厂，首次原子弹引爆试验及投放到日本长崎的原子弹所使用的高纯钚都产自这里，还有后续的氢弹实验以及核动力航母燃料提纯，都是在汉福特厂完成的。
最开始汉福特厂就是低浓度废液直接储存，高浓度废液用更高规格的罐子，仔细检查后再埋到地下，可以理解为更高级别的“直接储存”。
到八十年代的时候，汉福特厂已经有超过20万立方米的军用核废水了，其中超过10%都是高放射性废液。
相当于5个水立方游泳池那么多的高放射性核废水，就放在瓶瓶罐罐里，只能靠人工巡检来保证不出现泄漏风险，但这样风险还是太大了。而且从1987年开始，汉福特厂成为了美国军方的核废料处理厂，各地的高放射性废水全都送到这里来处理。
说是核废料处理厂，不如说是核废料掩埋厂。
所以从1989年开始，美国政府启动了汉福特厂的核废料处理项目，但主要都是对低放射性废液的的二次处理，比如提升浓度、减小体积，在高放射性废液的处理上，项目进展十分缓慢。
1997年的时候，美国能源部批准了废液玻璃固化这一新思路。
就是将废液浓缩、煅烧后转化成的粉状氧化物，撒向高达1200摄氏度的硼硅酸盐玻璃液里，让氧化物与液态玻璃融合。最后等冷却之后，把一块块放射玻璃取出来就好了。
听起来思路并不复杂，但做起来就是两码事了。
美国人从1997年开始，花了200多亿美元，一直到2018年，美国太平洋西北国家实验室才搞出了第一块9公斤的核废料玻璃。
这件听起来简单的事，有三个非常大的难点。
第一个是玻璃配方的问题，要能容放放射性废料千年以上，玻璃的包容性和稳定性必须好，在放射性环境下也能维持固态。这个配方必须一点点的调试，而且做完了一块核废料玻璃，就要观察足够长的时间记录数据，这个周期没法缩短。
第二个是熔炉的问题，需要耐1150 度以上高温且耐辐射的熔炉，尤其是这个熔炉的电子设备，必须要做好足够的保护。
第三个则是远距离操控的问题，这是最难的一点。因为工作环境具有极强的放射性，所以现场不可能有工作人员，原材料的入炉、高放射性废水的搬运、核废料玻璃的出炉运输，以及设备的日常维护等等，都需要远距离操作完成。
曾经在美国太平洋西北国家实验室工作多年、并参与过该项目的徐凯教授类比：
好比送到月球的月球车坏了，只能远距离遥控修复。有些难度大的修复，维修风险与成本甚至比建造成本还高。
所以在这一点上拼的是一个国家的制造业的综合实力，需要的不是一个玻璃固化的配方和方法，而是一整套的生产设备，一套在高温高辐射状态下，自动化程度极高并且稳定耐用的设备。
美国汉福特这套技术方案，英国人承包干了一些，所以也拿到了一点技术，除此之外，各国在这项技术上都是自己关起门来研究。法国开始的最早，在上世纪七十年代就攻克了这门技术并开始应用，不过目前还在不断优化之中。法国的技术美国也没机会拿到，美国从九十年代才开始自己研究。
而如今，在世界各国完全藏着掖着绝对保密的情况下，这个技术被我们拿下来了。
这套技术的存在，国家原子能机构是这么评价的：
放射性废物处理处置作为核工业产业链最后一环，对保障国际核安全、构建人类命运共同体有着重要意义。
换言之，有了这套设备，才能让核工业产业的拼图彻底完善，才能让一个国家有能力，也有底气进一步尝试核电发展，提高一个国家整体能源发展水平的下限。
这个下限就是，在对环境和人员安全几乎不造成任何影响的情况下，可以更大规模使用核裂变发电技术。
而这个下限至关重要。
有人说，我们不是在可控核聚变上取得了巨大突破吗？
确实，在2021年5月28日，中国的可控核聚变装置，全超导托卡马克（EAST）成功实现了在1.2亿摄氏度条件下进行人工可控核聚变101秒的人类奇迹。
在此之前，全人类在超过1亿度条件下实现的人工可控核聚变最长时间，仅为20秒。
这确实是一个巨大的进步，但距离人类能成功应用可控核聚变获得能量，还有非常遥远的距离。
50年前，科学家就表示可控核聚变是完全具备可行性的，50年后的今天再问问科学家们，如果再给他们50年能不能把可控核聚变拿下来？
1949年8月29日，苏联试爆了自己第一颗原子弹。1954年，苏联就建成了第一座核裂变发电站。
1952年10月3日，英国试爆了自己第一颗原子弹。1956年，英国也建成了自己的核裂变发电站。
核裂变技术，人类搞完了原子弹几乎没费劲，顺便就搞出来用于为人类提供能量的核电站了。
但可控核聚变，过去五十多年的时间里，还停留在实验室延长聚变时间上，可能过了50年我们搞出来了，也可能再过100年也搞不出来。
那也就是说，人类能源革命的下限可能还是要靠核裂变来保证。
核裂变的成本其实非常低，相较于它的发电量来说，无论是建造成本还有维护成本，性价比都远远高于其他发电方式。
关键就在于发电之后核废料的处理，成本极高而且极不安全。
低放射性的废液废料产生的很多没地方存，可以花大力气把它的放射性集中提高弄出高放射性的废液废料，但这些高放射性的废液废料又该怎么存放？花一大笔钱不说，关键还要提心吊胆的防止出现泄漏，一旦泄漏这个后果实在是太可怕了。
保管成本极高、保管过程中出现问题的风险极大、出现问题后的损失极为惨重，就是因为这三点，世界各国在建设了少量核电站之后，都停下了脚步。
▲德国将在2022年之前关闭所有核电站
当高放射性废液能够以安全的方式变为近乎于无害的固态之后，我们实际上就搞定了核裂变发电最困难的问题。
总之一句话，放射性废液玻璃固化提高的是一个国家整体能源发展水平的下限。
这个项目美国搞了21年，我们从2004年立项，到今天花了17年，终于拿下来了。
一边在可控核聚变技术上，我们达到了全世界最高水平，如果未来人类真的能攻克可控核聚变技术，那一定是中国最早做到。这是我们的上限。
一边在高放射性废液处理上，我们肯定要把这项技术大规模应用，把放射性废液固化处理的价格彻底降低，让其得到更广泛的应用，把西方国家高门槛的技术砸成白菜价，这本来就是咱们的拿手好戏。这是我们的下限。
我们的下限比你们的上限还高，你说气人不气人？
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