读者回应核燃料回收——以及更多...

关于雪线和暗能量的读者来信

风险回收?
在“重新思考核燃料回收”一文中,弗兰克·N·冯·希佩尔描述了他为什么希望核燃料后处理消失,但这不会发生。核能正在全球和国内复苏。继续将铀矿中99%的能量作为“废物”丢弃显然是不可持续的。

这项技术正在不可阻挡地蔓延,增加了其被挪用于武器生产的可能性。为了最大限度地降低这种风险,燃料处理必须在国际主持下进行——并有铁定的保证,即如果各国放弃自己的浓缩和后处理设施,它们将不间断地获得燃料。

冯·希佩尔的观点是正确的,即使用MOX(钚氧化物与铀氧化物混合物)将钚循环回到今天的“热”反应堆中是昂贵的,用途有限,并且会产生武器级化学纯度的钚。但是,先进快堆的回收方法是不同的。这些方法解决了资源利用、废物和核扩散问题(请参阅我们的文章“更智能地利用核废料”,刊登于2005年12月的《大众科学》)。


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仅靠技术无法消除核扩散威胁。美国能源部的全球核能合作伙伴关系(GNEP)是朝着合理管理迈出的有用一步,迄今为止已有约21个国家签署加入。但如果没有美国持续的领导,GNEP将会逐渐消失。协调将会丧失,生产核武器材料的技术将不受控制地扩散。

--威廉·H·汉纳姆、杰拉尔德·E·马什和乔治·S·斯坦福
阿贡国家实验室(已退休)

冯·希佩尔回复:核能可以将温室气体排放量的增长削减高达15%。然而,后处理使核能更加昂贵,并打破了核能与核武器之间的壁垒。

汉纳姆、马什、斯坦福和我一致认为,在水冷反应堆中进行后处理和回收钚在技术上和经济上都是没有意义的。十几个国家没有续签与法国、俄罗斯和英国的后处理合同。法国后处理公司阿海珐几乎失去了所有外国客户,尚未能就与法国核电公司的合同延期一年以上达成一致。英国正在完全放弃后处理。

利用回收的液态钠冷却快中子反应堆可以几乎完全裂变钚,但成本非常高昂,以至于没有私营公用事业公司愿意为此付费。如果成本发生变化,并且能够解决核扩散问题,乏燃料中钚和铀的潜在能源资源仍然存在。与此同时,我们必须处置数百吨已经分离出来的钚,这是冷战的遗留物和对增殖反应堆的过早期望。在可预见的未来,将不需要分离更多的钚。

移动的线
道格拉斯·N·C·林的“行星的起源”描述了在主要的行星形成理论中,行星是如何在围绕恒星旋转的气体盘内形成的。在距恒星一定距离的地方有一条“雪线”,超过这条线水就会保持冰冻状态。我想知道雪线的稳定性。似乎它应该随着圆盘的演进而移动。这是否可能是地球拥有海洋的原因?

--汤姆·布朗
佛罗里达州盖恩斯维尔

林回复:雪线确实会演变。由于中心恒星的强烈辐射和圆盘内的摩擦加热,我们太阳系的雪线最初位于木星轨道之外很远的地方。随着通过圆盘的质量通量下降和气体消散,它逐渐向内传播。最终,雪线的重新定位或多或少地停滞了,尽管冰-蒸汽分界线可能在约1到2个天文单位的范围内来回移动。这基本上覆盖了火星和木星之间区域的很大一部分。小行星带中陨石的母体是在数百万年内形成的。在那段时期,雪线可能侵入了非常靠近火星的区域。因此,陨石中的含水量随着其母体与太阳的距离而逐渐增加。这种演变可能促进了地球海洋的形成。

宇宙功劳
大卫·阿佩尔在“暗能量在起作用”[洞察]中,将暗能量的发现完全归功于索尔·珀尔马特的超新星宇宙学项目(SCP)团队,这是错误的。SCP确实为暗能量的发现做出了真正的贡献,但其他团队更早地解决了一些问题。

1988年,一个丹麦团队使用预见到SCP方法的方法搜索遥远的超新星。智利塞罗托洛洛美洲际天文台的附近天体超新星发现计划形成了使用超新星作为距离指标的基础,而不是珀尔马特从事的机器人搜索。SCP确实在1997年7月发表了一项结果,声称超新星观测不太可能与暗能量一致,但我们的高红移超新星搜索团队开发了处理尘埃的更优方法,于1996年发表。通过对超新星的仔细观测,我们确信我们看到了宇宙加速,我们在1998年2月宣布了这一发现。一篇详细介绍我们工作的论文于1998年3月提交给《天文期刊》,并在SCP论文提交之前发表。

每个人都有很多值得骄傲的地方,但荣誉应该归于应得的人。

--罗伯特·P·基什纳
哈佛大学

阿佩尔回复:基什纳的说法并非完全正确,而且作为高红移团队的成员,可能并非完全客观。丹麦团队确实进行了一些重要的早期测量,但仅对一颗超新星进行了测量,并且太晚以至于无法获得其峰值亮度。SCP和高红移团队都做了重要的工作,并在两个方向上交流了重要的数据和见解。但无可争议的是,SCP于1998年1月9日在美国天文学会的一次会议上首次宣布了其发现。在基什纳的著作《奢华的宇宙》(普林斯顿大学出版社,2002年)中,他将两个团队的关系描述为“先得到”与“得到正确结果”。

我相信历史最终会承认两个团队的贡献。

大众科学 Magazine Vol 299 Issue 3这篇文章最初以“核燃料回收 雪线 暗能量”为标题发表在 大众科学 Magazine 第299卷第3期 (), 第10页
doi:10.1038/scientificamerican092008-2dPJaWrDT2xDFp593Bwdj4
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