据外媒报道,麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种新技术,该技术使用冲击波去除
核反应堆废水中的
放射性污染物。该过程被称为冲击电渗析,将废水与发电厂的冷却液系统分离,以进行处理,同时水可以循环使用而不是被替换。
当我们想到核废料处置时,我们倾向于想到大件物品,例如废核燃料或废弃反应堆中的辐射成分。但是,也存在日常浪费,这是少量污染物进入水系统的结果,这些污染物会冷却反应堆并将其热量转化为可用能量。问题是如何以安全、经济的方式去除这些污染物,而又不影响反应堆的运行或不必进行昂贵的水置换操作。
为了实现这一目标,麻省理工学院的团队一直在进行冲击电渗析实验。这项技术最初是为了进行海水淡化而发明的,该工艺在水管中使用去离子冲击波将带电的离子推入带电的多孔材料中,该材料用作管的衬里。其结果是,如果离子由所需的待处理元素组成,则可以选择性地从冷却剂水流中滤出离子,对于大型反应堆,冷却剂水流每年的水量为1000万立方米。
迄今为止,该技术已用于从模拟废水中去除99.5%的放射性钴和铯,该废水还含有硼酸和锂,这些被遗留下来。这意味着多达三分之二的水可以循环利用。该工艺还具有可扩展性。麻省理工学院研究人员表示,它不仅可以用于清洁反应堆冷却系统,还可以用于大规模应用,例如从饮用水中去除铅。
研究人员称,除了常规的清洁操作外,该技术还可以用于处理灾难性的情况,例如日本福岛第一核电站所面临的状况。
该研究论文最近在《环境科学与技术》杂志上发表。该论文由麻省理工学院化学工程教授Martin Bazant,研究生Mohammad Alkhadra Huanhuan Tian及博士后 Kameron Conforti和Tao Gao共同撰写。
而注水冷却反应堆的同时,也在不断制造着新的“污水”。这些核废水可能对周边环境造成怎样的影响?可以通过什么方法处理净化? 自然界中,水循环是一个全球性的过程,通过蒸发、降水、径流等途径完成整体水量平衡。而地下水参与水循环的途径比较特别,主要通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分。值得关注的是,放射性元素基本都不具有挥发性,也就是说,无法通过蒸发进入大气,只能留在地下。由于大多数放射性元素的原子核中质子数、中子数之和数量大,往往“分量”较重,可能在土壤中不断下沉,进入地下水系统。
在这种情况下,很难清除这些放射性元素,因此对当地污染的影响较大。 再来说从电站出水口测得的超过标准值数千倍的放射性元素。有专家形象地将这一情况比作“倒墨汁”。试想一下,若将墨汁倒入一杯水中,结果一定是一杯墨黑墨黑的水;若将其倒入一浴缸清水,可能墨汁入水处颜色最黑,离得越远,墨色越浅;若是倒进池塘里,说不定没过多久又是一池清水。排入海中的核废水也是一样的道理,大海的水量巨大,自净能力强,可以充分稀释核废水中的放射性物质,使其浓度降到对人体安全水平。当然,这并不意味着可以无限制往大海里“倒脏水”。
核废水的来源是多样的,核事故仅仅是其中一部分。核电站在正常运行过程中,甚至清洗接触放射性物质的工作服装,也都会产生核污染的废水。为了不给自然环境增添负担,人类已研发出多种较为成熟的处理核废水技术。 在核电站,由于处理废水的量大、放射性物质浓度较高,都建有专门的放射性污水处理系统,其常用的工艺是蒸发和过滤。前面提到过,废水中的大多数放射性元素都不具有挥发性,利用这一特性,科学家对废水进行加热令其蒸发,再将留下的无法蒸发的放射性物质作浓缩处理。
这个方法有两个优点,其一,核电站运行过程中本身就有很多无用的废热,加热废水不会多耗能源;其二,蒸发法基本不需要使用其他物质,不会像其他方法因为污染物的转移而产生其他形式的污染物。另一种方法是过滤法,原理类似我们日常生活中使用的净水器。在废水流经的管道中安放了专门用来吸附放射性物质的树脂,这样水流走了,放射性物质留在树脂中。过一段时间,树脂吸附“饱”了,可以换上新的树脂。而吸满了放射性物质的树脂可以通过压缩等方法减小体积,收集后浇筑水泥密封,若树脂中放射性强度不高,放入铁桶密封也行。 专家认为,福岛核电站的放射性废水也将得到处理,成为干净的废水后再排放。但由于目前电厂遭受的损坏比较大,还不清楚放射性污水处理系统是否可用,因此暂且将这些废水存放起来,留待今后处理。另外放射性污水存放一段时间后其放射性强度也会减弱,更有利于处理。