核废水是指从核能工厂及涉核医疗机构或实验室等设施中产生的含放射性物质的废水。其主要来源是核电站正常运行中产生的废水，如核反应堆冷却水，这些废水不会直接接触核反应堆芯内的核燃料及核反应物，经处理后就可以通过管道安全排出。此外，铀矿的开采、精制以及放射性元素在医药、工业、农业等行业的应用也会产生核废水 [1-4]。
- 中文名
- 核废水
- 外文名
- Nuclear Wastewater
核燃料的开采、加工过程是核废水产生的途径之一。在铀矿的开发与冶炼过程中，留存于矿坑中的水体会具有放射性，冶炼过程中的湿法作业也会产生大量具有放射性的核废水。除核废水外，核燃料的开采和加工过程还会产生放射性的核污染气体以及其它核废料。
在核反应堆运行时，通常使用水作为冷却剂。冷却水流经核燃料元件，从而带走由于燃料元件核反应所产生的部分热量。之后，这股冷却水会转变成为废水。这些废水中的放射性废物主要来源于冷却剂中杂质的中子活化，冷却剂本身的中子活化，燃料包壳腐蚀产物的中子活化，以及燃料物质和裂变产物的漏失。
经过冷却的燃料元件仍需要进行化学加工处理，包括脱除包壳和燃料芯的酸溶-萃取-洗涤两道工序，以实现残余核燃料铀、钚、钍及其裂变产物的分离。分离后得到的高纯核燃料将被回收利用，而裂变产物则进入废物系统。为了使回收的核燃料达到纯度要求，需要进行多级循环萃取和洗涤，第一级萃取洗涤后的提取残液含有90%以上的裂变产物，属于高水平放射性废水。后续几级循环中产生的提取残液和燃料外壳处理中产生的废液属于中水平放射性废水。此外还包括低水平放射性废水，例如工艺冷却水。
我国的一些核工业部门中部分已经报废的核设施以及一些核武器生产与调试单位也会产生一部分核废水。此外，一些医院科室、高校及科研单位也会排放具有放射性物质的废水。这些放射性的核废水种类繁多，形态各异。 [5]
铀、镭等重金属放射性元素以及其它有毒有害化学物质常存在于核废水中。这是因为铀矿本身含有多种组分，在开采和精制的过程中，矿石中的其他元素会被转入三废中，导致废水中成分复杂，离子种类繁多。铀矿开采废水和铀精制废水中都含有超过20多种不同的离子种类。反应堆运行废水以及核燃料后处理废水中的多种离子主要来源于核燃料的裂变产物，因此这些废水不仅离子种类多，而且这些离子具有放射性，是一种多核素废水。
除了个别核工业废水（如反应堆运行废水）的溶解性固体含量不高之外，大多数核工业废水的溶解性固体含量都非常高。铀矿开采废水中的溶解性固体含量通常为几千至几万毫克每升，铀精制废水的溶解性固体含量也超过了100克/升。
在从铀矿到核燃料的处理过程中，萃取提纯是一个必不可少的环节，因此大多数核工业废水通常都含有一定量的有机物。铀矿开采废水中含有的有机物大约在200毫克/升左右，而铀精制废水中含有的有机物则超过了600毫克/升。 [4] [6-10]
核废水的危害来源于其中含有的放射性元素，这些元素会通过自身的衰变释放出α、β和γ射线。这些射线能够穿透生物体的细胞，并有可能对染色体产生电离作用，从而破坏细胞乃至整个生物体的正常机能。例如，α射线常常会引起呼吸系统疾病，而β射线在体外就可以引起照射危害，对眼睛的伤害尤为明显。γ射线的照射则可能导致神经和血液系统类的疾病。这些类型的放射线危害都属于电离辐射伤害。
电离辐射对生物体的伤害程度取决于多个因素，包括辐射的类型、强度、照射方式以及生物体的自身性质。电离辐射对生物体的作用可以是直接作用，也可以是间接作用。直接作用是指生物体的细胞直接吸收了电离辐射的能量，导致机体损伤。而间接作用则是辐射对生物体中的水分子产生作用，产生强活性的粒子（如氧化剂和强还原剂），这些粒子会破坏生物体的结构、功能以及正常的物质代谢。由于人体中水分约占70%，因此间接作用对人体的伤害通常比直接作用更大。 [2] [11-12]
目前，国内外对核工业废水的处理方法主要有化学法、物理法、生物法等。 [13-14]
1.化学沉淀法
化学沉淀方法可以处理大多数中低水平放射性废水。传统化学沉淀法主要是选用絮凝剂使废水中的铀离子首先吸附在絮凝剂颗粒表面，进而形成化合物并沉淀在颗粒表面。此外在絮凝过程中，可以加入助凝剂以提高吸附效果。
2.零价铁还原沉淀法
在众多还原剂中，铁及其低价化合物因其易于获取、安全环保而被广泛关注。零价铁粉可以通过混凝吸附作用有效地除去核工业废水中的放射性元素铀 [15]。零价铁还原法处理核工业废水，成本低，工艺简单，效果显著，可回收含放射性元素的废渣，特别适合处理低浓度核工业废水。
3.超声波强化处理核工业废水
超声波处理技术能够有效地辅助降解废水中难以降解的污染物，提高反应效率，促进反应物混合。相较于传统的废水处理方法，超声波技术可以节省大量的处理时间，同时降低处理成本，更具有经济效益和环保效果 [16]。超声波技术应用于核工业废水处理，其作用机理主要归结为3种基础效应：机械效应、空化效应、热效应。
4.可渗透反应墙（PRB）治理技术
PRB治理技术是一种利用特定的介质来吸附、固定、阻截或降解废水中的放射性核素和重金属元素的方法。在PRB反应墙中，通常选用零价铁、铁铝氧化物、氢氧化铁、沸石、消石灰或活性炭等材料作为充填介质。这些介质具有高效的吸附性能和稳定性，可有效地吸附和固定废水中的放射性核素和重金属元素，从而达到治理废水的效果。研制多种污染物 同步处理的复合型反应新材料，进一步加强PRB墙体及工艺的设计是该技术未来的主要发展方向 [17]。
1.吸附法
吸附法利用多孔性固体吸附剂来吸附废水中的放射性元素离子，使其与废水分离，达到去除放射性元素离子的目的 [18]。吸附法有以下特征：吸附材料储量丰富、制备简单、稳定性好、可再生、处理效果好。但是核工业废水量大时吸附材料消耗量大、工作量大、处理困难、操作条件苛刻。
2.膜分离法
膜分离法通过半渗透膜两侧的质量浓度、压力或温度差，使部分金属离子和水分子选择性透过，实现目标元素的分离 [19]。膜分离法具有自动化程度高、分离效果好、渗透液可重复利用等优势。常用的膜分离法有纳滤法、超滤法和反渗透法三种。
3.离子交换技术
离子交换技术利用离子交换剂与核工业废水中的污染离子进行交换，实现钝化和分离污染物，主要作用机理包括物理吸附和化学反应。该技术多适用于低浓度放射性废水，在含盐量低和悬浮物少的体系中效果较好。离子交换剂的类型大致可分为无机离子交换剂（复合离子交换材料、铁氰化物、硅酸等）和有机合成离子交换剂（离子交换树脂、磺化煤等），其中离子交换树脂又分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂 [20]。离子交换树脂对放射性元素的吸附过程受到液膜扩散和孔内扩散的共同控制，其动态吸附容量比静态吸附容量大 [21]，吸附过程为吸热过程，提高温度有利于放射性元素铀的吸附 [22]。
4.蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是处理核工业废水的手段，通过加热将水分蒸发，放射性元素则集中浓缩在残液中。此法分为自然蒸发和人工蒸发。自然蒸发主要依赖自然条件蒸发水分，适用于蒸发量远大于降水量的地区。目前，我国部分铀矿冶工艺产生的废水仍采用此法 [23]。人工蒸发法则是通过电热器或蒸汽将蒸发室内的废水加热，使废水中的水分蒸发，从而将铀从水体中分离。与自然蒸发法相比较，人工蒸发法效率高，产生的废水量少，去污倍数高，成本较高，能源消耗大，安全风险较大。蒸发浓缩法多用于处理中高浓度的核工业废水。
5.萃取法
萃取法是选用与水互不相溶的溶剂，使废水中的放射性核素溶入溶剂中，从而将其转移出来，达到分离提取的目的。萃取分离技术、萃取条件、萃取剂种类是影响萃取法处理核工业废水的主要因素。
自然界中，金属元素与生物之间存在丰富的相互作用，放射性金属元素，如铀，也不例外。
1.微生物修复技术
微生物修复技术是利用微生物的生物转化、生物吸附、生物沉淀及生物络合等作用将核工业废水中放射性元素离子进行形式转变、吸收、沉淀，进而将环境中的放射性元素去除的一种新技术。
2.植物修复技术
该技术是利用植物及与之共存的微生物体系，将核废水中的污染物富集在体系中，从而清除环境中的放射性元素污染，修复生态环境。植物修复技术其修复类型大致分为四种：植物提取、根际过滤、植物固定、植物辅助生物修复 [24]。
2023年6月12日，福岛第一核电站运营方东京电力公司开始核污染水排海相关设备的试运行，此举引起国际社会的广泛关注。日本政府与东京电力公司在官方文件中坚称所排污水为“处理后的核废水”，而绝大部分国家、国际组织都称其为“核污染水”。那么核废水和核污染水有哪些区别呢？
为了寻找答案，央视新闻记者走访了数位相关专家、大学教授及媒体人士，日本原子力规制委员会的代表也接受了央视的采访。各国学者对记者讲述了福岛核污染水与一般核工业废水的区别。
小出裕章，今年73岁，退休前是日本京都大学核反应堆实验所助教。他说：“在正常运行的核电站中产生的核裂变产物，也就是日本人称为“死亡灰烬”的东西，被封闭在燃料棒或燃料板的内部，只有很少的一部分进入水中（形成了核废水）。但在福岛核事故中，所有本应被封闭在燃料棒中的放射性物质都暴露在外。燃料棒本身已经熔化，而产生的放射性物质不断渗入水中，形成了核污染水”。
天野光，国立日本原子力研究开发机构研究员，著名的环境放射能专家。他说：“一般核电站的话，排出的废水主要是含有氚，但福岛第一核电站事故后核燃料熔毁，产生了核燃料残渣。燃料残渣中含有1000多种核素，地下水及雨水与这上千种核素接触后才形成了核污染水，这与一般核电站的废水是根本不同的”。
肖恩·伯尼是英国资深的核环境专家。从20世纪90年代中期开始，为监测日本各大核电站的环境安全指标，他曾在福岛等地工作了近30年。福岛核事故后，他多次到访福岛灾区，持续关注核事故的善后工作。他说：“福岛核污染水和核废水是完全不一样的。因为福岛核污染水是与熔毁的核燃料接触过的水，那是反应堆内的核燃料。这可不是正常核电站运行状况。日本政府简单地将两者相提并论，这是不坦诚的，是不正确的。在福岛第一核电站特大核事故发生一年之后，2012年3月，东京电力公司首次对核污染水中所含放射性物质的成分与浓度进行测定。结果显示，浓度超标的核素有64种之多。我们看到了东京电力的一些数据，已知的是事故刚发生时，污染水里包含62种不同类型的放射性物质，另外还有碳14和氚。但他们仍然没有对储罐中的所有放射性物质做一个完整的说明。实际上，只有大约20%的水罐经过了实质性检测”。
王殳凹，中国苏州大学放射医学与防护学院教授，美国圣母大学锕系元素研究中心博士。他从放射性元素的检测方面探讨了核污染水的危害。与核废水不同，他说：“污染水中有一些核素，因为它的量很少且比活度和放射性活度又很低，它的检测是有一定困难的，同时它会受到共存的核素的干扰。像镎237这样一个核素，它的半衰期是217万年，它的放射性是非常低的，但是这样一个很低的量，它的毒性又是非常高的”。也就是说核污染水中含有一些难以检测但毒性很高的物质。 [25]
