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ADS嬗变的大局观

已有 6447 次阅读 2015-10-12 11:20 |系统分类:科研笔记

自从来了这个所,一直被一个问题所困扰,就是怎么搞好工作,怎么改变目前的工作困境。但是两月有余,还是没有任何突破,除了总是在挨批总是在伤心之外似乎没有任何办法去改变现状,有的时候想想真想一走了之,趁着目前还有人要。可是可是看着可怜兮兮的女友,心里总是有一股舍不得,唉,俗话说变不了别人,变自己,可是可是变自己的前提就是认差,认栽!可是还是不心肝,这一段一直在疯狂阅读不断的思索我干的这到底是个什么东西,到底难在哪里,为什么全世界都在观望,没有任何进展。终于在一夜之后,忽然明白了许多,其实其实他一点不神秘,只是很难而已!

让我首先来谈谈为什么他一点也不神秘。其实我做的事情简单点说就是环保,让核废料不再恐怖,消除大部分的毒性,这里说的毒性不是一般意义的化学毒性而是放射性毒性,所谓的放射性毒性是由于放射性核素自身衰变所产生的各种高剂量射线而引起的生物毒性,放射性毒性最大的特点是他的不可感知性,而放射性毒性最大的危害也是这种不可感知而引起的伤害,而这种伤害最恐怖的是长期或隔代显现性,也就是受到辐射的人或动物短时期内或者本身没有任何病变,但是长时间后或者下一代所表现出来的病变。所以说如果说不对放射性加以处理,那么危害将是万世的。那么我们怎么样去处理越来越多核电站所产生的那么多的放射性废物,这种由反应堆产生的放射性废物因为其中含有大量可回收利用的铀钚而被称为乏燃料,乏燃料中有大约96%的铀钚,因此乏燃料处理的第一步便是所谓的PREUX流程,这一步能几乎把所有的铀钚提取,提取率达到99.9%,提取出去以后干什么,很简单了,里面的铀被做成MOX元件进反应堆继续燃烧发电,而钚却大多被回收军用造原子弹,这一过程被日本法国还有中国所采用,而一些国家如荷兰美国则用UREUX流程,这一流程只是提出铀,钚和其他废物一起直接深埋。那么什么是深埋,深埋其实就是所谓的核废料的地质处置,地质处置就是将高放射性废料在一系统的加工减容处理以后,深深的埋到地下,这一过程我们称为一次通过式处理,很简单就是一次性处置,这也是目前世界上通用的办法。但是一次性通过毕竟还是埋在我们的脚下,而且因为放射废物中含有一些长寿命高剂量的放射性核素,如常见的I,Tc,以及些许次锕系元素等等,而这些核素的半衰期能长达上百万年,随着核电的大力发展,我们的脚下将埋得越来越多,那么万一有一天发生许多不可知的因素,那我们怎么对得起我们的子孙后代。因此我们要想办法从根本上解决这一问题,怎么解决,怎么解决,伟大智慧的人类终于一拍脑袋想明白,对!让他们不具有放射性,这不就和普通废物一样了吗,哈哈,想做就做,于是乎许多的假设理论被提出,这些理论中最著名的便是分离嬗变。

那么何为分离嬗变,从字面来解释,分离就是分别拿出来的意思,英语是partition,而嬗变是什么意思,还是女子边的嬗,意思是通过外界诱导让长寿命的核素发生被动衰变,这是一个核物理的基本概念,这里就不多加论述,只要知道嬗变就是让长寿命核素变为短寿命而已。那么这一过程怎么做出来,嬗变是被动的,那么肯定需要人工诱导,这个人工诱导所需要的就是外界中子、质子或电子,这里面主要是中子,那么中子怎么来?有办法,用质子去撞击一些重金属,如铅,那么质子怎么来很容易就是没有电子的氢核,但是这个质子需要很高很高的能量,能量怎么来?当然是质子加速器,加速器怎么来?呵呵,一个字建或者买,可是国外不给买那就建吧,其实说实话能将质子加速到1GEV的加速器国外也没有,这只是一个江湖传说的概念而已。呵呵,有了这个加速器我们就造出了所谓的加速器嬗变次临界系统,英文缩写为ADS嬗变,ADS就是用加速器驱动次临界堆,而这一系统的用途就是嬗变,也就是说我们造ADS是为了嬗变的,那么要嬗变的当然是长寿命核素,而嬗变长寿命核素的目的当然是减轻环境压力留给我们的后代一个无放射性污染的环境。这就是我所要说的ADS嬗变其实一个环保工程。是一个纯粹的服务型福利系统,不含任何商业目的,而实际建立以后可能用兼顾商用,但是一开始便以商业运行为目的制造是永远建立不出ADS嬗变系统的,我们的研究团队里面一定要将郭美美类型的人挖出扔出去,否则ADS将是绝对造不出的,即使造出的也是一堆废铁烂铜。可是有人就会不服气,不服气的当然是许多追求名利的研究员教授们,他们会说我胡说八道,狗屁不懂。那么我就来详细的谈谈为什么以商业为目的是永远不能建成ADS嬗变系统的。

前面说过了ADS嬗变系统是著名的分离嬗变理论的一种途径,这也就是说还有其他许多嬗变途径,例如FBR等,呵呵这里不多论述。先从分离嬗变理论来说,从字面来看,这里面包含这两大部分,分离和嬗变,那么为什么要分离啦!这里就要回头看看前面的概念,因为核废料是一个极其复杂的系统,有高中低三种放射性废液,还有一部分固体放射性废物。其中危害最大毒性最大的便是高放废液,这里面含有大约3000种形形色色的长的中的短的寿命的放射性核素。那么这么多的核素里面最需要嬗变的有长寿命裂变子体Tc和I,以及高放射性短寿命核素135,137Cs,90Si等,还有毒性极高寿命极长的次锕系元素MA,如果将里面的长寿命裂变子体I和Tc以及MA嬗变处理,那么剩余高放废液将只需要几百年便可衰变到接近天然铀矿的水平,这是一个伟大的变化啊,这一变化一旦实现,埋在我们脚下的核素将不再是地雷,我们真可以做到无忧天下,万事太平。可是这里面最先要做的一件事情就是从高放废液中完全拿出来,从3000多种核素中完全拿出他们而不拖泥带水,将是一个天文数字,这可不是一堆死水啊,里面在不停的衰变,不断的放出高强度的各种射线,还有大量衰变所产生的热量,当今世界,那种分离萃取剂能承受如此大的辐射如此大的温度,而且在分出来的时候不能带有一些短寿命的核素,因为大家有所不知,嬗变不是长寿命的核素的专利,所有的核素均可吸收中子进行不同程度的嬗变,这也就意味着一旦拿出来的是混合大量短寿命高中子反应截面的核素,那么后果将是短的变长,长的变短,最终一团糟,进去10个复杂因素嬗变完20个复杂的因素,处理还不如不处理。因此我们首先就是从高放废液里几乎完全的分离出那几个需要嬗变的核素,这样我们才能将剩下的大胆的“倒掉”,其次我们拿出的东西不能含有其他的杂物,这样我们才能把他用来嬗变。这里面的这个杂物可大有难度啊,除了上面所说的短寿命高中子反应截面(容易俘获中子而嬗变)核素之外,还有许多短寿命或者稳定的低反应截面高中子俘获能力的核素(大量俘获中子但不因此而衰变),如果从高放废液中分出的MA中含前一种核素,那么将是越嬗变越复杂,但是如果含有后一种核素,那么将会发现有限的中子将大量被无端的消耗,直接结果将是需要嬗变率的无限度延长。这里可能有人就会说那有什么啊,嬗变率低我们可以延长嬗变时间啊,一天的我们放他十天,十天的我们弄他一年,不信他嬗变不完,呵呵,是你说的对,这是理论,你提出这个问题证明你核物理学得很好,因为提这个问题的人大多是研究员,但是你要明白一件事,嬗变前我们要把需嬗变的材料先做成某种几何形状的靶子,然后将其放入ADS嬗变炉里,而嬗变过程会产生大量的热量和高剂量的辐照,所有的靶材料在如此苛刻的环境下都会发生不可逆转的损伤,最后导致越嬗变率出现上限,永远不可能嬗变完,那么可能你还会说哪有什么,我们把它拿出来再加工制成靶子,再嬗变总有一天会完全嬗变,提出这个问题证明你绝对再次达到核物理研究员的水平了,因为你说的很对,的确一次很难完全嬗变,我们的确要把没有完全嬗变靶材料将以回收处理,将需要嬗变核素分出来再次做成靶子来嬗变,但是你要明白这一过程循环的越多,可操作的难度将越大,而且最为要命的是每次加工的过程中均有那么一些高毒性长寿命核素损失掉了,也就是重复越多损失越多,而损失就意味污染,很简单重复越多二次污染越大,这些污染将直接危及加工处理的人员以及污染相关周边设备。说了这么多其实就是再说一个问题,嬗变前的分离很重要,不仅仅需要完全从废液中提出,还需要和其他无关的核素分开,前一个过程叫分离,partition,后一过程叫做分开,separation。而这一过程是一个纯粹的放射化学问题,难度极其大,目前的PREUX流程可以从高放废液中把有用的铀钚镎去掉,而此时剩下得高放废液中还含有2997种各种各样的核素,此后的分离也是非常之难,目前为止没有任何大规模工业应用的可行办法,因此研究的人那个叫多啊那叫热啊,怎么分得人都有,但均没有一个可以进工厂实际大规模操作的,而清华某位大牛据说已经开发出了分离Si和Cs的萃取剂,但是因为他的研究目的仅仅是为了捞钱,因为让他的研究在分离嬗变中变成了垃圾。

那为什么说他以利益为目的的分离对嬗变工程来说是垃圾。你要明白他为什么要分那玩意,因为那玩意比黄金还值钱,有极其大的用途,所以他就孤注一掷,不管你是什么只要分开就好,因因此导致这一过程很是复杂,用了好几种萃取剂,最后要的东西分开了,但是用完的萃取剂被污染了,导致污水越来越多,从一吨中分出了几公斤的Si和Cs,但是又多出了好几吨的废水,那当然对我们做环保的人来说是不能用的。这个很好理解,比如说你再吃火锅,你用筷子去捞鱼,捞完筷子上全是油水,那么你去洗刷筷子,导致筷子洗干净了洗得水变成了污水。从整体来看,真是越洗越脏,污染越来越大。而高放废液不是油水,这种逐步扩大式的处理是极其危险的绝对禁止的,因为我们在起初研究分离的时候就要明白,你不仅仅要安全高效率的分离处所要的东西,还要记着你所用过的萃取剂如何能够在不产生二次污染的前提下安全无害的处理掉,而这样你做的东西才能被分离嬗变工程所接受。

其实这里面还有一个问题,就是相互衔接问题,ADS嬗变研究包括三大过程,分离过程,嬗变过程,嬗变后处理过程。而这三大过程中都包括极其复杂的子过程,而从事这些工作的人员成分极其复杂,有搞核物理的,放射化学的,有机化学的,无机化学的,工程软件的,机械加工的等等,每个人做的都是看似整体而差别很大的问题,很容易造成每天傻呵呵的闭门造车,问他你在做什么,他会很有道理很伟大的告诉你我在做什么什么,再问你为什么要做他,你这一过程工程的前端和后端是什么,他却一概不知。可能真有一天你做出来,然后很伟大很自豪,却发现根本不能相互衔接,工作无端垃圾,费时费钱。比如说清华开发了很多新型萃取剂,但是大多是在水相中操作,而美国研究报告发现,干法处理是ADS嬗变最佳途径,但是我们如果乐呵呵的告诉人家,这个我们不足为虑,因为我们国家最顶级的教授已经完全攻克这一问题,得到了极其伟大的成果,但当我们把后面的ADS嬗变系统做出来的时候,发现完蛋啦,接头不对,水相不能用,此时再回头噼里啪啦的研究。因此我们做ADS嬗变之前,必须要有一些强有力的人,制定一些合理的研究原则,在强有力的管理下才能很好的完成这一个世界性的难题。

说了这么多其实就是想将一个道理,我们做科研需要一个全局观,孟子日:不谋全局者不足以谋一域,不谋万世者不足以谋一时。因此做ADS嬗变的一个全局观大局观就是:环保研发,ADS嬗变的一个万世观便是:万事洁能。只有所有的ADS嬗变工作者永远记着则两条那么你所做的东西才不是垃圾,才能为这个国家所接受,为整个民族所自豪。




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