隨著冷戰的結束, 超級大國遺留下了大量的低放射性核廢料. 不過美國能源部西北太平洋國家實驗室的科學家團隊已經證明, 未來它們會變得更加清潔. 據悉, PNNL已經首次對低放射性核廢料進行了持續性的玻璃化處理. 在實驗室裡, 研究團隊已經將來自華盛頓州HanfordSite的三加侖 (11.4L) 廢料進行了固化實驗. 研究人員將放射性化學物質固定在了裡面, 把廢料變成了一種更加耐用的玻璃.
PNNL科學家們將放射性廢物熔入一個測試平台的玻璃中, 它是專為模仿在Hanford建造的 '低放射性廢棄物直投系統' (DirectFeedLow-ActivityWaste) 而設計的.
核廢料是當前人類面臨的一個重大環境問題:
即便將地球上的每一個核反應堆都突然關閉且不再新建, 我們仍需對3/4個世紀裡生產的數百萬加侖的廢棄物進行處理, 更別提未來研究反應堆和醫院放射實驗室裡的廢棄物了.
問題的核心是找到一個長期儲存核廢料的地方, 或者開發一種化學惰性工藝, 使之無法與環境交互.
在當前一眾核廢料處理方案中, 比較有前途的, 就是 '玻璃化' ——即將過濾後的廢棄物與玻璃成型材料混合, 然後在熔爐中加熱以產生硼矽酸鹽玻璃——後者能夠保持數千年的穩定!
這種方法通常被用在高水平的核廢料上 (比如乏燃料棒) , 但現實是還有上百倍的低水平核廢料等待處理:
這包括被放射性元素汙染的廢棄物, 或曾暴露在中子輻射下的廢棄物, 比如衰退的醫用同位素, 染毒服裝, 實驗動物屍體, 以及大量以業態形式存在的低放射性反應堆殘渣.
紅色材料是來自Hanford地下某個儲罐的放射性廢料, 這是它首次在持續過程中被製為固化的玻璃, 與今後將投入使用的那套系統類似.
好消息是, PNNL與管理Hanford核廢料儲罐的美國環境部河流保護辦公室 (ORP) 和華盛頓河流保護解決方案 (WRPS) 機構達成了合作.
PNNL將對 '低放射性廢棄物直投' 新工藝進行試點, 其有望在未來某日, 對美國在核軍備競賽期間遺留下來的數百萬加侖的低放射性廢棄物進行玻璃化處理.
測試旨在證明可以對核廢料進行連續加工 (而不是分批次處理) , 更好地理解這個方法是如何工作的, 以及做好擴展其規模的準備.
演示期間, PNNL用到了來自Hanford的液態核廢料, 並藉助過濾器和離子交換柱來清楚固體和重金屬銫.
加工過的液體混合了用於製造玻璃的原料, 然後將之泵入一個5英寸 (12.7CM) 寬的熔煉爐裡, 以受控比率將它加熱到2100℉ (1149℃) .
每間隔30分鐘左右, 就有大約8盎司 (227克) 的玻璃被擠壓成型, 總重達到了20磅 (9.1公斤) .
與此同時, 玻璃化過程釋放出的放射性氣體, 經過冷凝後被還原成了液體. 它們將被濃縮, 並用於後續的玻璃化處理.
最後, PNNL會對玻璃和灌漿進行分析, 以確定它們是否達到了處理標準.
該機構稱, 他們計劃在今年晚些時候展開另一項實驗室玻璃化測試. 期間將驗證一個不同的過濾和粒子交換工藝, 對另一批來自Hanford廢料池的液體進行處理, 然後製作成玻璃.
