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氢气在最终存储中保护核燃料

2019-02-18 10:14:59

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2019-02-18 10:14:59

到了盛夏,将宣布瑞典的核燃料将永久储存在哪里。在决定之前,正在进行辩论,关于最终储存方法的安全性,主要是为了防止放射性物质泄漏到周围地下水中的三个障碍。

但根据新的博士论文,即使所有三个障碍都受到损害,铀也不会被水解散。

“这是我们所谓的氢效应的结果,”Patrik Fors说道,他正在瑞典查尔姆斯理工大学捍卫他的核化学论文。“氢气效应是在2000年发现的。当永久存储计划开始形成时,这是一个强大的影响,现在我已经证明它比以前认为的更强大。”

氢效应取决于与核燃料有关的大量铁的存在。在瑞典的最终储存方法中,第一道屏障由一个用铁加固的铜质胶囊组成。第二道屏障是膨润土的缓冲区,第三层是500米的花岗岩基岩。其他一些国家选择完全采用铁制造第一道屏障。

众所周知,岩石中的微生物和裂隙矿物将消耗地下水中的所有氧气。如果所有三个屏障都被损坏,那么胶囊中的铁将被水厌氧腐蚀,产生大量的氢。在500米深度的最终储存中,将产生至少5兆帕斯卡的氢气压力。

Patrik Fors现在已经在实验室中创造了这些条件并检查了三种不同类型的废核燃料。所有试验都表明氢气可以保护燃料不溶于水,即使高放射性燃料因辐射而在水中产生腐蚀性环境。保护作用的原因是氢阻止铀氧化并转化成液体形式。

此外,氢使得已经作为水中的液体存在的氧化铀转变为固态。结果是,经过几年的实验,发现溶解在水中的铀量低于瑞典地下水的自然水平。

“氢气效应将阻止核燃料的溶解,直到燃料的放射性非常低,以至于它不再被视为危险,”Patrik Fors说。胶囊中的铁含量如此之高,以至于它会产生足够的氢来保护燃料数万年。

Patrik Fors在与Chalmers的联合项目中,在德国卡尔斯鲁厄的超铀元素研究所进行了实验。该研究所由欧盟委员会运作。该研究还由瑞典核燃料和废物管理公司SKB资助。

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