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1. 理论概述
1.1. 补偿性媒介理论
媒介环境学派自20世纪40年代创办伊始,就着眼于媒介及其变化对社会环境的深刻影响,提出了很多至关重要的原创性理论,其中就包括保罗·莱文森的补偿性媒介理论。
媒介理论家保罗·莱文森在《人类历程回顾:媒介进化理论》中提出了判断媒介演化方向的重要思考方式——补偿性媒介理论,这一理论也是研究媒介进化的重要理论模型。该理论认为,所有媒介都是“非完美媒介”,但新媒介总能补救旧媒介显现的不足,也是对人的生理需要和人的延伸的全面发展的补偿 [1] 。就像广播弥补了报纸在听觉功能上的不足,电视弥补了广播在视觉功能上的不足,而媒介进化史就是一部媒介间的补救史。
保罗·莱文森将媒介的补偿分类为媒介自身补偿和媒介间补偿。媒介自身补偿,即从单个媒介出发考察媒介自身功能的完善。媒介间补偿,即从媒介与媒介相互交融的角度,看媒介之间功能的相互补救。学界中不乏有基于这两个视角的研究。例如,学者袁天和吴晓东认为,传统广播电台为了“自救”,通过创建听听FM、阿基米德FM等平台的途径进行自我补救 [2] 。易敏通过对微博和报纸的研究得出,微博对报纸版面有补偿性,报纸同样存在对微博的“逆补偿” [3] 。
国外学者罗杰·菲德勒在其发表的《媒介形态变化:认识新媒介》一文中提出,新旧媒介之间存在一定的继承性和连贯性,旧媒介会在新媒介技术的辅助下继续演进以适应人类的信息需求 [4] 。经过对媒介补偿理论内容的梳理,笔者认为,补偿性媒介理论的核心是功能补偿,新媒介在旧媒介的基础上进行功能的升级迭代。
1.2. 媒介平台理论概述
媒介演进是技术驱动的结果。媒介平台的出现与演变是互联网+趋势的产物,是互联网思维、逻辑对新闻行业进行颠覆性变革的结果。在互联网+背景下,用户主动性逐渐觉醒,媒体单一的内容产品和经营方式已无法吸引和保留用户,以服务吸引用户的媒介平台成为媒体发展与转型的重要方向。基于补偿性媒介视角,媒介平台是大众媒体“进阶”后的媒介形式真人百家家乐app,是其“补偿性媒介”。媒介平台凭借功能的构建弥补大众传媒在用户主动性、内容丰富程度上的短板,对其进行适应媒介发展趋势的“补救”。
媒介平台一词近几年异常火爆,但早在21世纪初,我国新闻传播领域就开始进行平台研究,但大多是孤立的、零碎的、静止的个人研究。关于媒介平台的定义也是讨论不休,其中,较为权威的解释来自谭天教授。他认为,媒介平台是通过某一空间或场所的资源聚合和关系转换为传媒经济提供意义服务,从而实现传媒产业价值的媒介组织形态 [5] 。这一阐释被认为是较为客观、全面的描述。同时,这个定义中包括了媒介平台的三个功能属性:资源聚合、关系转换、意义服务。
凭借内容多元、功能多样等优势,小红书已然成为社区性媒介平台中的佼佼者。本文将以社区性媒介平台小红书为例,从资源聚合、关系转换、意义服务三个角度出发,分析媒介平台在功能服务上对大众传媒的补偿。
2. 媒介平台对大众媒介的功能补救
2.1. 内容功能补偿:从有限内容产品到无限内容聚合
补偿性媒介理论认为媒介在补偿机制触发之后,新传播形式以及内部功能补救的新式媒介并非是完全颠覆以往的媒介形式与媒介功能 [2] 。简单来说,新媒介与旧媒介不是替代关系。新媒介的出现,并非是对旧媒介的根本否定,而是一种温和的修补与完善,是促进旧媒介进行功能升级的催化剂。
媒介平台资源聚合包括技术、内容以及用户资源聚合等。其中,内容聚合服务是媒介平台资源聚合的核心。自从出现大众传媒开始,内容生产就一直是其核心功能,从报纸、广播、电视到如今的新媒体,媒介平台的升级并未切割掉这一功能,而是在此基础上进行现代化的升级和改造,内容生产也是新媒体倚重的核心功能。
以往,大众传媒依靠自身进行信息内容的生产和传播,受众处于传播链的最末端,有限的媒体触角很容易导致媒介产品内容单一,类型古板。但随着用户角色的转变,主动性增强,需求多样,他们更加渴望拥有一个私密、自主、多元、值得信赖的“媒介世界”,媒介平台应运而生,它所具备的开放性使任何人都可以进驻平台,用户的身份既是生产者,又是消费者。因此,相较于大众传媒,媒介平台不生产内容,而是通过提供平台介质,吸引专业及个人内容生产者,利用价值共创的模式打造PGC + UGC的内容生态,进行内容资源的聚合,满足用户的多元化需要。同时,作为各大平台“标配”的算法,可根据用户需要进行内容与用户的直接匹配,方便用户高效便捷获取信息。
小红书从最初的购物社区逐渐演变到现在包含四十多种内容类别的社区,已然成为社区性媒介平台的代表。小红书平台上包含多个社区,如果单靠专业媒体提供内容,无法支撑起多种垂直性社区内容的生产与讨论。而小红书开放平台的属性使得任何用户都可以在感兴趣的社区中发布笔记,向其他用户“种草”,填充内容资源,进而打造社区文化,激活其他用户的生产积极性。同时,社区内部会有多种形式的活动吸引用户进行分享,例如小红书上#ootd#的词条,旨在鼓励用户分享穿搭。根据小红书官方的数据,截至2022年,小红书月活跃用户已经过2亿,分享者超过4300万。这种平台的资源集聚功能确保了源源不断的垂直性内容的供给与活力。
2.2. 服务功能补偿:从满足信息需要到多维度需求满足
通过对补偿性媒介理论的批判性继承,在当前媒介时代下,补偿性是对人们生理需求和心理需求的补偿 [6] 。并不是所有新媒体都是媒介平台。2015年,谭天教授强调,媒介平台必须“嵌入”足够多的应用才可称之为平台。相较于大众传媒单一的提供信息功能,功能与服务的多样化是媒介平台的特点和发展趋势。作为大众传媒的进阶版本,媒介平台提供的“产品”的本质逐渐从内容向功能转变。媒介平台通过应用服务的升级来满足用户衣食住行等生理、社交、情感等心理需求。
如今的媒介功能多种多样,像微信等综合类媒介平台提供的服务包括了娱乐、教育、社交、游戏、电商、生活等众多领域,涵盖了用户生活的方方面面,人们的衣食住行都可以在媒介平台中完成。近年来,小红书也通过不断升级改造,完成了向集娱乐、社交、电商等多元服务功能于一体的社区性媒介的转变。
社交功能是媒介平台的重点功能。认识到传统媒体下受众之间的低交互性,如今各平台都将社交功能看作迭代开发中最重要的区块 [7] 。小红书上点赞、评论、转发以及建立群组等社交功能的开发大大激发了用户的互动性。一篇种草的笔记,可以使用户在互联网上打破时差、地域、血缘的关系限制,和任何与自己有共同话语的他者进行沟通,用户之间逐渐回到原始部落中“互相梳毛”的紧密联系中 [7] 。
在社交功能集聚用户存量后,2014年,小红书推出了福利社,开始向电子商务功能靠近。小红书通过KOL引导、奖励计划等方式来引导用户发布笔记,设置转发、私聊、群组等功能方便与其他用户之间进行购物体验分享,同时与商家进行深度合作,在平台内部搭建消费购物板块,打造完整的购物链平台 [8] 。如今,小红书通过社交与电商功能服务的结合,打造了一条从种草、交流到购物的完美电商闭环,将原本只是“围观”“猎奇”的粉丝和观众巧妙地转化为为之付费的消费者,实现了流量的变现以及商业利益的最大化。因此,媒介平台内部功能的打造及相互支撑既满足了用户与他人交流的情感需要,又满足了物质需要,是对大众传媒服务功能的补偿。
2.3. 媒介角色补偿:从产品提供者到服务盒“钥匙”
谭天教授提出了意义经济的概念,认为意义服务是媒介平台的存在基础和核心价值。意义服务就是通过各种技术手段、服务产品和聚合平台,为传媒经济提供运行的基本条件,并在些基础上形成各种商业模式和经济形态 [5] 。在笔者看来,意义服务指的是媒介平台可以为用户提供服务的所有可能性。这种服务,没有固定的形式,也并非是信息和内容等媒介产品,而是一种综合服务提供者的角色。当用户打开媒介平台,就意味着打开了功能的“百宝箱”,可以根据自己的需求进行选择,任何功能的提供和需求的满足都是在平台上进行的。在这一视角下,媒介平台的角色相较于大众传媒的角色有所变化。
此前,大众传媒的角色是媒介产品的“提供者”,是物质性内容的生产者,而媒介平台不提供实质性的内容,发挥的是类似桥梁的介质性功能,将用户与功能相连接,成为了综合服务提供商。这种服务角色的转变,彰显着媒介平台对大众传媒的角色补救与升级。就拿小红书来说,作为一种社区性平台,小红书本身没有生产和提供内容,也没有实质性的产品,它扮演的是类似于搜索引擎的介质性角色,发挥着端口的功能,用户进入小红书平台后可以享受它提供的娱乐休闲、知识教育等功能,也可以在平台内通过搜索功能找到自己需要的东西,自助性地满足用户需求。这是媒介平台在角色上对大众传媒进行的补偿。
3. 结语
从大众传媒到媒介平台,新媒介完成了对旧媒介在内容功能、服务功能以及媒介角色上的补偿与建构。媒介平台是媒体在大众传媒的基础上的升级迭代,是符合当下媒介环境、用户需求变迁的媒介转型方向。但任何媒介都不是完美媒介,补偿性媒介理论同样提到,媒介补偿会产生“噪音”,新媒介的形式和功能也会带来新的问题,产生类似于传播过程中“噪音”的影响和干扰,阻碍着新媒介的发展与升级 [2] 。就像媒介平台完善的功能也会给用户带来信息内容失真、过度卷入、媒介依存症等问题。因此,作为客观的研究者,需要在“媒介平台热”下进行“冷思考”,充分认识媒介发展的方向和问题,警惕媒介进化带来的负面影响。
文章引用
吕 薇. 补偿性媒介理论视角下媒介平台的功能构建
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参考文献
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3. 易敏. 都市报与微博“补偿性”融合发展研究——基于《现代快报》的实证分析[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京师范大学, 2012.
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8. 陈嫣然. 透过“小红书”看社交电商平台运营模式[J]. 中国外资, 2023, 528(9): 88-89.
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辐射核废料 核废料处理:人类与核能的“后处理”难题
核废料:核能背后的阴影
随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视,核能作为一种高效、低碳的能源,在许多国家的能源结构中占据了越来越重要的地位。国际原子能机构统计数据显示,2019 年,核能发电量达到 ,满足了世界电力需求的 10% 以上 ,且亚洲地区的核能发电量在当年增长了 17%。然而,在享受核能带来的种种好处时,我们也不能忽视其背后隐藏的巨大挑战 —— 核废料的处理问题。
核废料主要来源于核反应堆的运行过程。在核电站中,核燃料(如铀或钚)通过核裂变反应释放出大量能量,驱动汽轮机发电。但随着反应的进行,核燃料逐渐消耗,产生一系列具有放射性的物质,这些就是核废料的主要成分。
从成分上看,核废料中包含未反应完全的核燃料(如少量铀 235 和大量铀 238)、裂变产物(100 多种质量数在 66 - 172 之间的初级裂变产物,几乎都具有放射性)、新生成的裂变材料(如钚 239,半衰期长达 2.4 万年,是制造核武器的重要原料)以及镎、镅、锔等次要锕系元素(由铀 238 在核反应中连续俘获中子生成,放射性强、毒性大、寿命长,某些核素半衰期可达数十万年 )。
核废料对环境和人类健康的潜在危害是多方面且极其严重的。首先,核废料具有高放射性,其放出的射线(如 α、β、γ 射线)对人体细胞具有极强的杀伤力,可直接破坏细胞内的 DNA 结构,导致基因突变、癌症等严重疾病。1986 年发生的切尔诺贝利核事故,大量放射性物质泄漏,周边地区居民患癌症、白血病等疾病的几率大幅上升,许多人在事故后不久就痛苦离世,还有一些人则在长期的病痛折磨中度过余生。而且,核废料的放射性可持续数十万年甚至更久,这意味着其危害将长期存在。
其次,核废料的化学毒性也不容忽视。其中含有的重金属和放射性物质,一旦进入土壤和水源,会造成土壤污染和水污染,影响农作物生长和水源安全。日本福岛核事故后,周边海域的海产品受到放射性物质污染,许多海域的渔业资源遭到毁灭性打击,不仅当地渔民失去了生计,这些受污染的海产品还可能通过食物链进入人体,对人体健康造成潜在威胁。
再者,核废料的处理难度极大。其放射性不受普通物理、化学和生物方法的影响,处理过程需要高度专业化的技术和设备,成本高昂。而且,由于核废料的潜在危害巨大,任何一点疏忽都可能引发严重的核事故,对人类和环境造成不可挽回的损失。所以,如何安全、有效地处理核废料,成为了全球核能发展中亟待解决的关键问题。
认识核废料:危险的 “遗产”
(一)核废料的分类
核废料的分类方式有多种,常见的是按放射性水平和半衰期来划分,主要分为高放射性核废料、中等放射性核废料和低放射性核废料三类。
高放射性核废料主要来源于核反应堆的堆芯,像用过的核燃料(乏燃料)以及后处理过程中产生的高放废液 。这类核废料放射性极强,含有大量如钚 - 239、铯 - 137、锶 - 90 等半衰期极长的放射性核素,其中钚 - 239 的半衰期长达 2.4 万年,这意味着其放射性在数万年内都维持在较高水平,需要进行长期且严格的隔离与监控。
中等放射性核废料,主要包括核电站运行过程中产生的一些活性废物,如反应堆冷却剂中的活化腐蚀产物、中子活化产生的放射性核素,以及核燃料再处理厂中的一些设备、工具、滤芯等,还有核工业和医疗等领域产生的部分废物。其放射性强度中等,半衰期相对较短,大多在 10 年至 1000 年之间 ,需要进行中期的隔离和监控。
低放射性核废料,涵盖了核电站和核设施运行时产生的众多低放射性物质,如受污染的衣物、仪器、设备,以及经过初步处理后的废气、废油等,还有核工业和医疗领域产生的废纸、废布、废塑料等。这类核废料放射性强度低,半衰期很短,多数小于 10 年 ,可以通过一些相对简单的处理和贮存方式来降低其对环境的影响。
此外,按物理状态划分,核废料可分为固体、液体和气体三种。固体废料包括乏燃料、反应堆组件、处理过程中产生的固化体等;液体废料主要是乏燃料后处理产生的高放和低放废液;气体废料则包含乏燃料后处理过程中产生的氚和其他放射性气体 。按比活度划分,又可分为高水平(高放)、中水平(中放)和低水平(低放)三种 。不同分类方式下的核废料,在处理和处置方法上也各有差异。
(二)核废料的特性放射性:这是核废料最为显著的特性,其放射性源于内部的放射性核素,如铀、钚、镎等。这些核素会自发地进行衰变,释放出 α、β、γ 射线等 。而且,核废料的放射性无法通过常规的物理、化学和生物方法消除,只能依靠放射性核素自身漫长的衰变过程来逐渐减弱 。比如,切尔诺贝利核事故中泄漏的放射性物质,历经几十年后,部分区域的放射性水平依然很高,对周边环境和生物的影响持续至今。射线危害:核废料放出的射线具有强大的电离和激发能力,当它们穿过物质时,会与物质中的原子相互作用,使原子发生电离和激发,进而破坏生物体内的分子结构,尤其是对 DNA 造成损伤,引发细胞变异、癌症等严重疾病 。1945 年美国在日本广岛投下的原子弹,爆炸后产生的大量放射性物质,致使当地居民受到严重的辐射伤害,许多人在短时间内死亡,幸存者也饱受各种辐射相关疾病的折磨,如白血病、癌症等,甚至影响到了后代的健康。热能释放:核废料中的放射性核素在衰变过程中会释放出能量,当放射性核素含量较高时,释放的热能会使核废料的温度不断上升 。在一些乏燃料储存设施中,如果散热措施不到位,核废料产生的热能可能导致储存容器温度过高,甚至引发容器变形、破裂等危险情况,福岛核事故中,就因反应堆冷却系统故障,乏燃料产生的热能无法及时排出,最终导致了严重的核泄漏事故 。这些特性使得核废料的处理变得极为复杂和困难,需要高度谨慎和专业的处理技术。全球核废料处理现状:探索与挑战并存
(一)各国处理方式概览
在全球范围内,不同国家依据自身的资源状况、技术水平和能源政策真人百家家乐app,采用了多样化的核废料处理方式 。
瑞典在核废料处理方面,采用了地下深层处置的方式。瑞典拥有 6 座运行中的核电站,大约 40% 的电力来自核电。该国将核废料储存在地表下 500 米深的岩石层中,这里的岩层坚硬,能够有效隔开地下水,可躲过强震及海啸等天灾,储存时间可达 10 万年。 和 Ö 两座城市负责建立核废料封装工厂和永久核废料储存库 。
法国则采取闭合式燃料循环政策,对核电厂产生的乏燃料进行后处理,回收其中的铀和钚,并制成燃料继续在反应堆中循环使用。法国现有 58 台核电机组在运行,总装机容量约 63 吉瓦,年发电量约 4210 亿千瓦时,约占全国总发电量的 75% 。位于阿格的后处理厂是世界上规模最大、技术最先进、工艺最成熟的商业轻水堆乏燃料后处理基地,不仅处理法国国内的乏燃料,还为德国、日本、意大利等国处理进口乏燃料 。在阿格工厂,后处理作业可回收 99.9% 的钚和铀,仅剩下约 3% 的物质成为高放废物,经过玻璃固化后存于现场,等待最终处置 。
芬兰在安全掩埋高辐射核废料方面处于世界领先水平,主要将其深埋在花岗岩基岩中。上世纪 90 年代前,芬兰核电厂使用过的废料都是运到俄罗斯进行再处理的。1994 年,芬兰议会规定禁止进口和出口放射性废料,并禁止在国外进行核废料的再处理 。芬兰奥尔基洛托岛在 2000 年被选为最终处理地点,废料在临时储存地被冷却 50 年后,将永久性地被掩埋在花岗岩深处 。
美国在核废料处理上,也曾考虑在内华达州的尤卡山建设深地质处置库,但由于政治、社会等多方面的反对,该项目进展缓慢。美国能源部西北国家实验室通过将低活度放射性废料与液态玻璃混合,然后让它硬化成耐用的固态玻璃,实现了放射性核废料的玻璃化 。这种技术可以使放射性元素以化学键的形式成为玻璃的一部分,最大程度地隔离放射性物质 。
中国在核废料处理技术上也取得了显著进展。2021 年 9 月 11 日,中国国内首座高水平 “放射性废液玻璃固化” 设施在四川广元正式投运,标志着中国已经实现高放废液处理能力零的突破,成为世界上少数几个具备高放废液玻璃固化技术的国家。该技术是在 1100 度或更高温度下,将放射性废液和玻璃原料进行混合熔解,冷却后形成玻璃体,能包容放射性物质千年以上 。此外,中国还在积极研发加速器驱动先进核能系统(),该系统集嬗变、核燃料增殖、核能发电于一体,具有固有防核扩散特性的先进核燃料闭式循环,可以极大提高核燃料利用率,并降低乏燃料无害化所需时间至数百年 。通过 ,核废料放射寿命由数十万年缩短到约 500 年,将核废料数量减少到乏燃料的 4%,核燃料利用率也能提高到超过 95% 。
(二)面临的共同挑战
尽管各国在核废料处理上不断探索,但全球在核废料处理中仍面临着诸多共同挑战。
技术难题是首要挑战。核废料的处理需要高度专业化的技术和设备,而目前的技术仍存在一些局限性。对于高放射性核废料,如何确保其在数万年甚至更长时间内的安全储存和处置,仍然是一个尚未完全解决的问题 。虽然深地质处置被认为是目前最安全的方法,但如何保证地下储存设施在漫长的时间里不发生泄漏,以及如何应对可能出现的地质变化等问题,都需要进一步的技术研究和创新 。
经济成本也是一个重要因素。核废料处理设施的建设、运行和维护成本高昂。例如,芬兰正在建造的世界上第一个永久性存储核废料设施,预计花费巨大,且需要长期的资金投入来保证其安全运行 。美国尤卡山核废料处置库项目,虽然历经多年规划和建设,但由于成本不断攀升,给政府带来了沉重的经济负担 。这些高昂的成本不仅包括设施建设和运行的直接费用,还包括处理过程中的监测、管理以及未来可能出现的修复费用等 。
社会接受度同样不容忽视。由于核废料的潜在危害,公众对核废料处理设施的建设往往存在担忧和抵触情绪。德国政府在确定核废料储藏地的过程中,就受到了当地居民的强烈反对,导致项目进展缓慢,原计划在 2031 年前确定核废料的储藏地,据德国联邦放射性废物公司估计,现在可能会推迟至 2046 年 。这种社会接受度低的问题,不仅会影响核废料处理设施的选址和建设,还可能引发社会不稳定因素 。
此外,核废料处理还面临着国际合作和监管的挑战。随着核能的跨国发展,核废料的跨境运输和处理需要国际间的协调与合作,但目前国际上在这方面的合作机制还不够完善,相关的监管标准也存在差异,这给核废料的安全处理带来了一定的风险 。
处理技术大揭秘:科学与智慧的较量
(一)传统处理技术固化处理:这是一种常见的处理低、中放射性核废料的方法,主要原理是将放射性核废料与固化剂混合,通过物理或化学作用,使核废料固定在固化体中,从而降低其迁移性和扩散性 。常见的固化剂有水泥、沥青、玻璃和陶瓷等 。
水泥固化工艺简单、成本较低,适用于处理含有大量固体颗粒的低、中放核废料 。将水泥与核废料按一定比例混合,加水搅拌均匀后,倒入特定模具中成型,经过养护后形成坚硬的水泥固化体 。但水泥固化体的抗浸出性相对较差,在潮湿环境中,放射性核素可能会缓慢浸出 。
沥青固化则是利用沥青的粘结性,将核废料包裹其中 。先将核废料进行预处理,去除水分和杂质,然后与熔融的沥青混合均匀,冷却后形成沥青固化体 。沥青固化体具有较好的抗水性和化学稳定性,但沥青的燃点较低,在高温环境下存在安全隐患 。
玻璃固化是将高放射性核废料与玻璃原料在高温下熔融混合,冷却后形成玻璃态物质 。玻璃固化体具有良好的化学稳定性和抗浸出性,能够有效包容放射性核素,是目前处理高放核废料的主要方法之一 。法国、美国等国家已经建立了玻璃固化处理设施,我国也在四川广元建成了首座高水平放射性废液玻璃固化设施 。
陶瓷固化是利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀和良好的包容性能,将核废料中的放射性核素固定在陶瓷晶格中 。陶瓷固化体的稳定性和耐久性都非常高,但制备工艺复杂,成本较高,目前还处于研究和试验阶段 。
深地质处置:深地质处置被认为是目前最安全、最可行的高放射性核废料处置方法 。其原理是将核废料封装在特制的容器中,深埋于地下数百米甚至数千米的稳定地质层中,利用地质层的天然屏障作用,将核废料与人类生活环境长期隔离 。
在选择深地质处置场址时,需要考虑多方面因素 。地质条件是关键,要求地质构造稳定,地震、火山等地质活动少,岩石的渗透率低,能够有效阻挡放射性物质的扩散 。水文地质条件也很重要,要确保处置区域的地下水水位低、流速慢,且与地表水没有直接联系,避免核废料受到地下水的侵蚀和冲刷 。此外,还需考虑场址的地理位置、周边人口密度、交通便利性等因素 。
瑞典的斯德哥尔摩群岛外的福什马克核电站附近,正在建设世界上第一个永久性的深地质核废料处置库,计划将核废料埋在地下 500 米深处的花岗岩层中 。芬兰的奥尔基洛托岛也在建设深地质处置库,预计将核废料深埋在地下 米的花岗岩基岩中 。
海洋处置:海洋处置曾是一种被考虑的核废料处理方式,包括海洋倾倒和深海掩埋 。海洋倾倒就是将装有核废料的容器直接投放到海洋中,让其沉入海底;深海掩埋则是将核废料深埋于海底的沉积物中 。但由于海洋处置存在诸多风险,可能会对海洋生态环境造成严重破坏,目前已被国际社会广泛禁止 。
20 世纪 40 - 70 年代,美国、英国、法国等国家曾进行过海洋倾倒核废料的试验和实践 。1972 年,《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》(简称《伦敦公约》)的签订,限制了海洋倾倒核废料的行为 。1993 年,《伦敦公约》缔约国会议通过决议,禁止在海上倾倒放射性废物,使得海洋倾倒核废料的方式基本被淘汰 。
(二)新兴处理技术核嬗变:核嬗变是一种极具潜力的核废料处理技术,其原理是通过核反应,将长半衰期的放射性核素转化为短半衰期或稳定的核素,从而降低核废料的放射性和毒性 。
目前,核嬗变技术主要分为两种类型:反应堆嬗变和加速器驱动嬗变 。反应堆嬗变利用现有核反应堆的中子场,将核废料中的放射性核素进行嬗变 。例如,在快中子反应堆中,通过中子轰击,可将一些长寿命的锕系元素(如镎、镅、锔等)转化为短寿命或稳定的核素 。加速器驱动嬗变则是利用加速器产生的高能粒子轰击核废料,引发核反应实现嬗变 。中国科学院提出的加速器驱动先进核能系统(),就是集嬗变、核燃料增殖、核能发电于一体的先进技术,可将核废料放射寿命由数十万年缩短到约 500 年,核废料数量减少到乏燃料的 4%,核燃料利用率提高到超过 95% 。
核嬗变技术虽然前景广阔,但目前仍面临一些挑战 。技术难度大,需要高精度的加速器和复杂的反应堆设计;成本高昂,建设和运行加速器驱动系统的费用巨大;此外,嬗变过程中还可能产生新的放射性核素,需要进一步研究和解决 。
生物处理:生物处理核废料是利用某些微生物或植物对放射性核素的吸附、转化和富集作用,来降低核废料中放射性物质的含量和毒性 。一些微生物能够在特定条件下,将放射性核素吸附到细胞表面或吸收到细胞内部,从而实现对核废料的净化 。某些细菌可以吸附铀、钚等放射性核素,通过代谢作用将其转化为毒性较低的形态 。
生物处理技术具有成本低、环境友好、操作简单等优点 。它不需要复杂的设备和高温高压等极端条件,对环境的影响较小 。不过,生物处理技术也存在处理效率较低、处理周期长、微生物对环境条件要求苛刻等问题 。微生物的生长和代谢容易受到温度、酸碱度、营养物质等因素的影响,导致处理效果不稳定 。目前,生物处理技术还处于实验室研究和小规模试验阶段,距离实际应用还有一定距离 。
中国方案:走出自己的核废料处理之路
(一)处理现状与成果
我国在核废料处理领域已取得了显著的进展。在技术层面,经过多年的研发和实践,我国已经掌握了一系列成熟的核废料处理技术 。在低、中放核废料处理方面,水泥固化、沥青固化等技术已经广泛应用,并且在工艺上不断优化,提高了处理效率和安全性 。在高放废液处理方面,我国自主研发的玻璃固化技术取得了重大突破,2021 年 9 月,中国国内首座高水平 “放射性废液玻璃固化” 设施在四川广元正式投运,标志着我国具备了高放废液处理的能力,成为世界上少数几个掌握该技术的国家之一 。这一设施的建成,填补了我国在高放废液处理领域的空白,为我国核电站的长期安全运行提供了有力保障 。
从市场规模来看,随着我国核电产业的快速发展,核废料处理市场也在不断扩大 。智研咨询的数据显示,2023 年,我国核废料处理市场规模达到 8.5 亿元,其中乏核废料转移市场规模 3.81 亿元,乏核废料处理市场规模 4.69 亿元 。这一数据反映出我国核废料处理产业正逐步走向成熟,市场需求不断增长 。
在核废料处理的基础设施建设方面,我国也在积极布局 。我国已在甘肃和广东各建成一座核废料处置场,每个处置场的储存容量可达 8000 立方米 。这些处置场的建设,为我国核废料的安全储存提供了重要保障 。而且,我国还在不断推进核废料处理设施的升级和扩建,以满足未来核电发展产生的更多核废料处理需求 。
(二)创新技术与项目
除了传统技术的发展,我国在核废料处理的创新技术和项目方面也成果颇丰 。
启明星系列装置是我国在核废料处理技术研发中的重要成果 。启明星二号作为我国第一座铅基核反应堆零功率装置,采用了独特的 “双堆芯” 设置,即 “水堆” 和 “铅堆” 结合的结构 。这种创新设计大大提高了对核废料的处理能力,铅堆中的铅冷物质不仅能降低核废料的放射性,还能将其释放的能量转化为电能,实现回收再利用,使核燃料的利用率从原来的 1% 提升到 95% 。启明星三号则是在启明星二号的基础上进一步发展,它是我国首座铅铋合金零功率反应堆,采用了铅铋合金技术 。铅铋合金熔点低、沸点高,使反应堆具有更高的固有安全性和抵御严重事故的能力,更高的能量密度和更长的运行寿期 。启明星三号的建成,标志着我国在铅铋快堆领域的研发跨出实质性一步,进入工程化阶段,在铅铋快堆研发领域已跻身国际前列 。
加速器驱动先进核能系统()是我国提出的一种全新的核能系统思路 。它主要由加速器驱动的燃烧器(ADB)和加速器驱动乏燃料再生(ADRUF)组成 。其设计理念是通过加速器嬗变技术驱动的燃烧器,在烧掉毒性强的废料的同时增殖再生核燃料 。
这一系统具有诸多优势,能将燃料效率由当前不到 1% 提高到超过 95%,核废料减少到原来的 4%,且衰变寿命小于 500 年 。这不仅使核燃料的供应更加长久,还能实现对乏核燃料的充分利用 。 已完成乏燃料再生流程、核功能材料等关键技术的突破,加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)项目是 第二阶段的研发,将建成国际上第一台兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置 。
按照技术发展规划,到 2030 年,我国将完成基于 CiADS 的 燃烧器经济性优化的关键技术攻关和有效示范;到 2035 年后,完成 集成优化与工业应用示范,为碳中和提供硬科技支撑,并实现产业化 。
未来展望:让核废料不再是难题
核废料处理是核能可持续发展的关键环节,其重要性不言而喻 。虽然当前在核废料处理技术和管理方面已经取得了一定的进展,但面临的挑战依然艰巨 。
从技术层面来看,传统处理技术在实际应用中仍存在一些局限性,而新兴技术虽然展现出了巨大的潜力,但距离大规模商业化应用还有很长的路要走 。核嬗变技术需要进一步攻克技术难题,降低成本;生物处理技术也需要提高处理效率和稳定性 。
在未来,随着科技的不断进步,我们有理由期待更多高效、安全、环保的核废料处理技术的出现。
人工智能、纳米技术等新兴科技有望与核废料处理技术相结合,为核废料处理带来新的突破 。利用人工智能技术可以实现对核废料处理过程的实时监测和智能控制,提高处理效率和安全性;纳米技术则可能开发出新型的吸附材料和催化剂,用于更有效地分离和转化核废料中的放射性核素 。
国际合作在核废料处理领域也将发挥越来越重要的作用 。核废料处理是一个全球性的问题,需要各国共同努力,分享经验和技术,加强监管和协调 。各国可以在核废料处理技术研发、设施建设、运输管理等方面开展合作,共同应对核废料处理带来的挑战 。通过国际合作,还可以制定统一的核废料处理标准和规范,确保核废料在全球范围内得到安全、有效的处理 。
公众的理解和支持对于核废料处理项目的顺利推进至关重要 。政府和相关机构应加强与公众的沟通和交流,提高公众对核废料处理的认知和接受度 。通过科普宣传、公众参与等方式,让公众了解核废料处理的技术原理、安全措施和重要意义,消除公众的疑虑和担忧 。
核废料处理是一项长期而艰巨的任务,需要政府、科研机构、企业和公众的共同努力 。我们相信,在持续的技术创新和国际合作下,核废料处理难题终将得到有效解决,为核能的可持续发展和人类的未来提供有力保障 。
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