拿下這個技術，中國能源發展的下限碾壓西方！
來源公眾號：蔣校長
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如果有一天，我們能安全利用核能的話，99%的能源問題，甚至世界上90%的問題其實都能解決。
比如中東局勢就能改善，石油都不值錢了，美國再去當攪屎棍子就沒有意義了。
比如各國對碳排放權的爭奪也不用撕破臉了，工廠用的都是清潔廉價的核電，養牛還有開車才能排放多少溫室氣體。
還有糧食產量問題，東北多好的黑土地啊，但因為日照不行一年就一熟，建個大棚24小時照燈，黑土地照樣能一年三熟。
只要能源足夠廉價，這一切都有可能實現。
而核能，無疑是最廉價的能源。
一公斤的核電站標準燃料鈾－235，只有一顆雞蛋大小，但其裂變釋放出來的能量超過2700噸標準煤，夠一列火車皮拉。
盡管核電站的能量是如此之大，但世界各國一直都對核電站采取非常謹慎的態度。因為其缺點也實在是太明顯了。
主要有兩個問題。
第一是設備安全運行的問題。
反應堆由于設計原因或人員操作不當，都有可能引起極為嚴重的事故，比如切爾諾貝利和福島。
日本的東電公司，最早的一次反應堆安全事故出現在1978年，一直被隱瞞了整整30年之后才被公布。小事故不公布或許沒人知道，但一旦出事，代價就是幾十萬、幾百萬人的生命，一座城市成為死城，甚至整個地球都受到影響。
當然，通過完善設計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。
第二個問題，就是核廢料的問題，尤其是高放射性核廢料的問題。
從現在的技術水平來講，我們無法“處理”高放射性核廢料，即沒有辦法通過人為技術方法降低其放射性。
將其封存儲藏起來，讓其放射性自然衰減，這是唯一的解決辦法。
將核廢料安全“封印”起來的技術，就是核能利用的最后一個環節，而如今，這個環節終于也被我們給拿下了！
2021年9月11日，國內首座高水平放射性廢液玻璃固化設施在四川廣元正式投運。
高水平放射性廢液玻璃固化，這是全世界最安全的高放廢液處理方式，是在1150度以上的熔爐里，把玻璃原料和放射性廢液混合，冷卻之后得到包裹著放射性物質的玻璃體。
這樣的玻璃體形態穩定強度高，能夠安全的存放千年以上。把高放廢水用這種辦法處理了，然后再放到幾百米的地下，基本用這個辦法，就能把高放核廢水的威脅降低到忽略不計。
一座核電站，一年產生的核廢水大約幾千升，絕大部分都是低放射性的廢水，不能排放到自然水系當中，但是儲存在大罐子里，露天放置，工作人員穿著防護服正常接觸都是沒有問題的。
像福島的核污水，基本就都是這種，其放射性大概只有一百年左右，到時候基本就能和正常污水一樣走工業廢水處理了。
▲這些密密麻麻的罐子
存的都是福島核廢水
目前核廢水的處理方法包括化學沉淀法、離子交換法、吸附法、蒸發濃縮法、膜分離技術、生物處理法、惰性固化法、零價鐵滲濾反應墻技術等等一大堆，但都只能處理低放射性廢水。
低放射性廢水不是洪水猛獸，醫院放射科都有個小庫房，影像儀器的放射性廢水都會用罐子臨時儲存起來，幾十米外就是穿行的就診者，危害幾乎可以忽略不計。
但真正難搞的，是高放射性廢水。
核電站一年幾千升廢水中，其中只有幾十升是高放射性廢液。其體積不足核燃料循環產生放射性廢物體積的1%，但是其所含輻射量超過核燃料循環總輻射量的99%以上。
其中含有的镎-237、钚-239，其半衰期超過10萬年，一旦發生泄漏進入自然界，沒有任何辦法能使其降解或消除。也就是說一旦一個地方出現了高放射性廢液泄漏，那唯一的處理辦法就是像切爾諾貝利一樣，建一個石棺進行永久性封鎖。
所以把高放射性的核廢液進行安全妥善的處理，直接關系到人類的核安全。
最好的辦法就是把液態核廢水變成固態。液體核廢料的流動性以及侵蝕性都是非常可怕的，尤其是前期處理過程中，一旦出現泄漏就是嚴重事故。而要是固體的話，泄漏進入外界環境的風險就要低得多。
所以美國過去在幾十年的時間里一直在研究核廢料的固化。
美國能源部從1997年開始，就陸陸續續拿出了200多億美元，用于漢福特廠核廢料處理項目。
這個漢福特廠，是美國軍方核工業的老廠，首次原子彈引爆試驗及投放到日本長崎的原子彈所使用的高純钚都產自這里，還有后續的氫彈實驗以及核動力航母燃料提純，都是在漢福特廠完成的。
最開始漢福特廠就是低濃度廢液直接儲存，高濃度廢液用更高規格的罐子，仔細檢查后再埋到地下，可以理解為更高級別的“直接儲存”。
到八十年代的時候，漢福特廠已經有超過20萬立方米的軍用核廢水了，其中超過10%都是高放射性廢液。
相當于5個水立方游泳池那么多的高放射性核廢水，就放在瓶瓶罐罐里，只能靠人工巡檢來保證不出現泄漏風險，但這樣風險還是太大了。而且從1987年開始，漢福特廠成為了美國軍方的核廢料處理廠，各地的高放射性廢水全都送到這里來處理。
說是核廢料處理廠，不如說是核廢料掩埋廠。
所以從1989年開始，美國政府啟動了漢福特廠的核廢料處理項目，但主要都是對低放射性廢液的的二次處理，比如提升濃度、減小體積，在高放射性廢液的處理上，項目進展十分緩慢。
1997年的時候，美國能源部批準了廢液玻璃固化這一新思路。
就是將廢液濃縮、煅燒后轉化成的粉狀氧化物，撒向高達1200攝氏度的硼硅酸鹽玻璃液里，讓氧化物與液態玻璃融合。最后等冷卻之后，把一塊塊放射玻璃取出來就好了。
聽起來思路并不復雜，但做起來就是兩碼事了。
美國人從1997年開始，花了200多億美元，一直到2018年，美國太平洋西北國家實驗室才搞出了第一塊9公斤的核廢料玻璃。
這件聽起來簡單的事，有三個非常大的難點。
第一個是玻璃配方的問題，要能容放放射性廢料千年以上，玻璃的包容性和穩定性必須好，在放射性環境下也能維持固態。這個配方必須一點點的調試，而且做完了一塊核廢料玻璃，就要觀察足夠長的時間記錄數據，這個周期沒法縮短。
第二個是熔爐的問題，需要耐1150度以上高溫且耐輻射的熔爐，尤其是這個熔爐的電子設備，必須要做好足夠的保護。
第三個則是遠距離操控的問題，這是最難的一點。因為工作環境具有極強的放射性，所以現場不可能有工作人員，原材料的入爐、高放射性廢水的搬運、核廢料玻璃的出爐運輸，以及設備的日常維護等等，都需要遠距離操作完成。
曾經在美國太平洋西北國家實驗室工作多年、并參與過該項目的徐凱教授類比：
好比送到月球的月球車壞了，只能遠距離遙控修復。有些難度大的修復，維修風險與成本甚至比建造成本還高。
所以在這一點上拼的是一個國家的制造業的綜合實力，需要的不是一個玻璃固化的配方和方法，而是一整套的生產設備，一套在高溫高輻射狀態下，自動化程度極高并且穩定耐用的設備。
美國漢福特這套技術方案，英國人承包干了一些，所以也拿到了一點技術，除此之外，各國在這項技術上都是自己關起門來研究。法國開始的最早，在上世紀七十年代就攻克了這門技術并開始應用，不過目前還在不斷優化之中。法國的技術美國也沒機會拿到，美國從九十年代才開始自己研究。
而如今，在世界各國完全藏著掖著絕對保密的情況下，這個技術被我們拿下來了。
這套技術的存在，國家原子能機構是這么評價的：
放射性廢物處理處置作為核工業產業鏈最后一環，對保障國際核安全、構建人類命運共同體有著重要意義。
換言之，有了這套設備，才能讓核工業產業的拼圖徹底完善，才能讓一個國家有能力，也有底氣進一步嘗試核電發展，提高一個國家整體能源發展水平的下限。
這個下限就是，在對環境和人員安全幾乎不造成任何影響的情況下，可以更大規模使用核裂變發電技術。
而這個下限至關重要。
有人說，我們不是在可控核聚變上取得了巨大突破嗎？
確實，在2021年5月28日，中國的可控核聚變裝置，全超導托卡馬克（EAST）成功實現了在1.2億攝氏度條件下進行人工可控核聚變101秒的人類奇跡。
在此之前，全人類在超過1億度條件下實現的人工可控核聚變最長時間，僅為20秒。
這確實是一個巨大的進步，但距離人類能成功應用可控核聚變獲得能量，還有非常遙遠的距離。
50年前，科學家就表示可控核聚變是完全具備可行性的，50年后的今天再問問科學家們，如果再給他們50年能不能把可控核聚變拿下來？
1949年8月29日，蘇聯試爆了自己第一顆原子彈。1954年，蘇聯就建成了第一座核裂變發電站。
1952年10月3日，英國試爆了自己第一顆原子彈。1956年，英國也建成了自己的核裂變發電站。
核裂變技術，人類搞完了原子彈幾乎沒費勁，順便就搞出來用于為人類提供能量的核電站了。
但可控核聚變，過去五十多年的時間里，還停留在實驗室延長聚變時間上，可能過了50年我們搞出來了，也可能再過100年也搞不出來。
那也就是說，人類能源革命的下限可能還是要靠核裂變來保證。
核裂變的成本其實非常低，相較于它的發電量來說，無論是建造成本還有維護成本，性價比都遠遠高于其他發電方式。
關鍵就在于發電之后核廢料的處理，成本極高而且極不安全。
低放射性的廢液廢料產生的很多沒地方存，可以花大力氣把它的放射性集中提高弄出高放射性的廢液廢料，但這些高放射性的廢液廢料又該怎么存放？花一大筆錢不說，關鍵還要提心吊膽的防止出現泄漏，一旦泄漏這個后果實在是太可怕了。
保管成本極高、保管過程中出現問題的風險極大、出現問題后的損失極為慘重，就是因為這三點，世界各國在建設了少量核電站之后，都停下了腳步。
▲德國將在2022年之前關閉所有核電站
當高放射性廢液能夠以安全的方式變為近乎于無害的固態之后，我們實際上就搞定了核裂變發電最困難的問題。
總之一句話，放射性廢液玻璃固化提高的是一個國家整體能源發展水平的下限。
這個項目美國搞了21年，我們從2004年立項，到今天花了17年，終于拿下來了。
一邊在可控核聚變技術上，我們達到了全世界最高水平，如果未來人類真的能攻克可控核聚變技術，那一定是中國最早做到。這是我們的上限。
一邊在高放射性廢液處理上，我們肯定要把這項技術大規模應用，把放射性廢液固化處理的價格徹底降低，讓其得到更廣泛的應用，把西方國家高門檻的技術砸成白菜價，這本來就是咱們的拿手好戲。這是我們的下限。
我們的下限比你們的上限還高，你說氣人不氣人？
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