文/江 沅
如何处理核废料是21世纪最大的技术挑战之一。目前使用的长期储存的方法并不能从根本上解决问题。永久性地去除放射性物质有很多方法，处理废料的一种理想方式是，在保持废料安全的同时，能够尽可能地进行再利用，因为核废料中的很多放射性物质经过加工可以广泛应用于工业和医学领域。英国布里斯托尔大学的研究者甚至将核废料转变成核电池。
哪些物质有用？
布里斯托尔大学的研究团队，利用的是目前已经停运的英国老式镁诺克斯合金反应堆（天然铀、镁合金包壳，石墨慢化气冷反应堆）产生的废料。反应堆利用石墨减慢中子从而保证核裂变反应的进行，几十年下来，给英国留下了104720吨的石墨块。这些石墨块由于反应堆的辐射作用，其中一部分惰性的碳原子转变成放射性碳-14。
碳-14是碳的一种放射性同位素，虽然它连几厘米厚的空气都不能穿透，但直接将其暴露在周围环境中仍然非常危险。研究人员发现，碳-14不是均匀分布在镁诺克斯合金块中，而是集中在靠近铀燃料的部位。如果加热石墨块，就会除去放射性的碳-14，使石墨块的放射性弱很多，从而对环境无害。而逸出的碳-14气体收集起来后，在低压、高温条件下可转变成人造金刚石。
如何利用碳-14发电？
所谓核电池，就是利用放射性同位素衰变放出载能粒子（如α粒子、β粒子和γ射线）并将其能量转换为电能的装置。布里斯托尔大学研制的金刚石电池，就是将人造金刚石暴露在辐射中，释放出β粒子，β粒子与金刚石的晶格结构相互作用，电子逸出的同时产生电能。据研究人员介绍，这将是一种无辐射、续航时间长的电池。
人造金刚石是否安全？
由于人造金刚石由碳-14构成，其本身可释放短程辐射，这种辐射容易被任何固体材料快速吸收。如果人类的皮肤吸收了这种辐射，就会存在一定的危险。因此，在人造金刚石外部涂覆非放射性金刚石涂层作为辐射防护层，使短程辐射难以穿透，从而降低辐射危害。此外，非放射性金刚石非常坚硬，这在一定程度上保证了金刚石电池的安全。
未来应用前景
该团队曾经利用同位素镍-63放射性物质作为放射性原料，但是由于碳-14的半衰期更长，所以使用效率更高。研究人员估计金刚石电池在使用5730年之后仍然有50%的电量。研究人员设想，这些电池将在不方便充电的场所代替传统电池，特别是在使用寿命较长的低功耗电子设备，如心脏起搏器、卫星、高空无人机或者宇宙飞船等。未来这种金刚石电池将有无限可能。
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