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微博「利用再利用」：真正的核廢料處理
時間:03/16/2021 00:00
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核廢料怎麼處理？
在全球氣溫異常、極端氣候成堆出現的現在，能源改革已經是國際共識，在比爾蓋茲等有志之士的呼籲下，使得核能逐步有復興的趨勢。然而，一提到核能，經常會被質疑「核廢料怎麼處理」？但是大眾有所不知的是，核廢料是可以持續再利用，與資源回收差不多。
CNBC-TV18的一篇專文提到核廢料再利用的話題。目前全球約有25萬噸的用過核能料，目前還不是什麼問題，不過隨著新一代核能復興運動的到來，特別是在歐洲，反應爐的數量可能在未來幾年快速增加，在這一來一往的過程中，有些國家開始在規畫長期埋藏核廢料的地質處置庫，比如瑞典、芬蘭就是如此，他們正在選擇高階核廢料最終儲存場。
儘管在技術上可行，「埋藏法」卻一直被公眾強烈反對，總認為那不現實。其實，許多核工專家也不建議永久埋藏，因為就價值而言，核廢料仍然是相當優良的能源，埋藏起來等於是浪費。更為明智的做法是回收利用過核廢料，既可以持續供能，又能減少廢料體積。
嚴格來說，「核廢料」是一種不準確的俗稱，較好的描述是「使用過的核燃料」，這些核燃料裡的鈾235濃度，從反應前的5%，降低到不足1%，因此核反應變得沒有效率。雖然在公眾輿論中，這些核廢料就成了令人頭痛負擔，因為它們仍有高熱與高放射性；但實際上，不足1%的鈾235濃度，仍比天然鈾礦來的高，因此還是有精煉的價值，而且這種技術並不算創新，早在50年以前就已經具備。這就是稱為「鈾燃料的再萃取」(PUREX,plutonium uranium reduction extraction)的處理方法，利用化學手段，將核廢料中精煉出未反應的鈾235，再製成新鮮的鈾燃料。
透過這個方法，可以大幅減少核廢料的體積，變成原來體積的1/10，也能把高放射的核物質給大量清除，半衰期從原來的數千年，減少到大約400年，至於無法再處理的廢料，可以通過「玻璃化」的方法，使這些放射性物質不會擴散。
根據《國際原子能機構2020年核技術評論》(IAEA Nuclear Technology Review 2020)，全球40萬噸的核燃料，有約30％以PUREX進行後端處理，包括法國、俄羅斯、英國和印度。
PUREX之所以沒有被普及的原因在於成本，PUREX的處理過程當然需要額外的資源，由於國際鈾價持續平穩，PUREX也就看不出優勢，而且許多國家設想的是不需要再製就能處理核廢料的想法，這就說到下一個核廢料的利用。
現行的核反應爐大多數是鈾235的核反應，核235在性質上稱為「慢中子反應式」，而其他種類的核類料，則可以進行「快中子反應式」，這也就是另一種核廢料的利用方式。
與鈾235會自主衰變生熱不同，多數的鈾元素是不會自發衰變的鈾238，但是鈾238卻可以做為「快中子反應式」的原材料，原理也很簡單，利用高速中子打擊鈾238，使其化合成具有衰變能力的鈽239，再以鈽239進行核分裂。因為這套反應的過程，是把鈾238增生成鈽239，如同自行製造核燃料，因為這種技術也稱為「增生式反應」，以這種技術所開發的核反應爐，稱為「快中子增生式」(FNRFast neutron reactor )，比如中國大陸的中國實驗快堆（CEFR,China Experimental Fast Reactor），這是一座600百萬瓦的實驗爐，在今年2月達成持續運轉72小時的實驗。
FNR正是核廢料的最佳使用法，其實早在1960年代，核能技術專家就曾經致力開發FNR，因為當時很擔心稀缺的鈾235一下子就耗盡，但是1970年代的勘探發現，鈾短缺的問題有些杞人憂天，再加上FNR的技術難度比較高，也發生過幾次頗嚴重的事故，比如日本「文殊」反應爐在1995年的鈉外洩導致失火事件(日本在2016年底決定退役文殊電廠)，以及蘇聯K-27核潛艦水下事故，都是快中子反應爐的失誤案例，種種原因使得FNR明顯無法與現有的輕水反應堆在商業上競爭。
然而時序來到今天，我們對核能技術各方面都取得更多進展，加上核廢料的處理需求性增加，逐漸顯示出FNR的經濟性，據全球核能(world-nuclear)的統計，包括中國大陸、加拿大、印度、俄羅斯，已有15座FNR反應爐的建造計畫，而比爾蓋茲的泰拉能源(TerraPower)所研究的行波反應爐( Traveling wave reactor)也是FNR的一種，這些正在發生的事情都說明，核廢料是可以進一步繼續使用的。
文章摘自：中時電子報
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