麻省理工學院新方法,用衝擊波去除核廢水中的放射性污染物

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 24 日 13:59 | 分類 尖端科技 , 材料 , 核能 Telegram share ! follow us in feedly


各國綠電能源占比逐年攀升,但核電依然有一定地位,因後者產生的溫室氣體很少、同時電力輸出很穩定。但用於冷卻核反應爐的大量水源可能含有放射性污染物,需要另行處理,現在麻省理工學院團隊利用一種新方法,可以分離核廢水中的放射污染物、並留下乾淨的水繼續循環使用。

大部分核電廠的運作模式,是核燃料在反應爐內進行分裂並釋出大量熱能,接著高壓循環冷卻水流過將熱能帶走、然後在蒸發器內產生蒸汽;高溫高壓的蒸汽再推動渦輪發動機、進而推動發電機旋轉。在這過程中,會有少量污染物進入循環水系統,科學家需想辦法在不影響反應爐運作、不替換大量水資源的情況下,用安全又經濟的方式去除這些污染物。

麻省理工學院團隊於是利用了稱為「衝擊電透析(shock electrodialysis)」的方法,這原本是一種從海水中去除鹽分的技術,團隊將其改良至能處理各種污染物,包括核廢水。

首先,利用電場在水中產生去離子衝擊波,然後衝擊波將帶電離子推到一旁帶電的多孔材料管中,目的是集中污染物、以利將污染物與水分離;接著研究團隊發現,含有硼酸和鋰的水可以選擇性去除核廢水中 2 種主要的放射性污染物:鈷和銫的同位素。

在實驗測試中,團隊指出經過 3 道分離步驟後,衝擊電透析法能除去水中 99.5% 鈷放射性污染物,同時保留約 43% 純淨水供重複使用。

比起海水淡化,研究人員表示將這種技術應用在過濾污染物上更加實惠,新系統不僅價格低廉、可擴展,而且原則上可以處理各種污染物,能源成本將大幅降低;除了用來處理核廢水,也能拿來在飲用水中除去鉛,或是災難性水災善後,比如日本福島核電廠。

新論文發表在《環境科學與技術》(Environmental Science and Technology)期刊。

(首圖來源:麻省理工學院