日本在地下1000米深处,20年储藏5万吨超纯水,到底有什么目的?


日本福岛核事故的发生,直接给福岛当地带来了巨大的危害。
随着日本正式宣布,要将核事故产生的核废水排入大海,日本更是将这巨大的危害,直接转嫁到了全世界。

日本决定将福岛核废水排放入海
倘若日本真将核废水排入大海,即便这些核废水是经过处理的,但其对海洋的污染问题依然不容小觑。
而伴随着生物富集作用,核污染也一定将会从海洋生物身上,富集到我们人类体内,最终威胁到我们人类的身体健康。
毫不夸张地来说,这绝对是世界性的灾难……

日本核污水57天将污染半个太平洋
值得一提的是,目前日本除了储存着大量待排放的核废水外。
很多人还注意到,20年来,日本还在1000米的地下,秘密储藏了5万吨超纯水,是据公开资料表明的,全世界储存超纯水最多的国家。

日本储藏在地下的5万吨超纯水
那么,超纯水究竟是什么?日本储藏这么多超纯水,究竟又有什么目的呢?
超纯水是什么?
在大部分人的印象里,最纯净的水应该莫过于蒸馏水。
自然界中的水都不够纯净,里面往往含有钙、铁等元素构成的无机盐,以及各种微生物、悬浮物等。

自来水
通过蒸馏法对普通水进行蒸馏得到的蒸馏水,就相对纯净了。
因为在蒸馏过程中,除了水分子外,其它绝大部分的物质,都不会被蒸馏出去,最后再通过冷凝得到的蒸馏水中,基本就只剩了水分子。
因此,蒸馏水也被称作是纯水。

制备蒸馏水
然而很多人不知道的是,在这个世界上其实还有一种比蒸馏水更加纯净的水,也就是所谓的超纯水。
超纯水又被称作是UP水。
这种水究竟能纯净到什么程度呢?

超纯水
可以这么说,除了构成水分子的氢元素、氧元素外,在超纯水里几乎是没有一丁点儿其它杂质离子的。
基于此,超纯水的电阻率一度能达到10MΩ*cm(25℃),而其理论上的最高标准则为18.25MΩ*cm(25℃)。

超纯水电阻率能达到10MΩ*cm(25℃)
要知道的是,水的电阻率反映的是水中含盐(杂质离子)量的多少,含盐量越低,电阻率会越大。
对比超纯水来看的话,我们印象中比较纯净的蒸馏水,其电阻率才只有100000Ω*cm(25℃),远低于超纯水的10MΩ*cm(25℃)。
但即便如此,蒸馏水也已经达到了不导电的条件……

蒸馏水
超纯水的纯度如此之高,它的生产工艺也就相对更加复杂更加困难,一般工艺是很难满足超纯水制备要求的。
除了制备超纯水外,储存超纯水也同样是一个难题,超纯水的纯度太高,在储存过程中稍有不慎,就会导致其它杂质离子的混入,导致超纯水失去原有的超纯特性。

日本储藏在地下的5万吨超纯水
基于这种种原因,日本20年来,在1000米的地下秘密储藏5万吨超纯水,绝对不是个小工程。
单是制备这么多的超纯水,就是一项规模浩大的工程,也就更别提储藏工作了。

日本储藏在地下的5万吨超纯水
既然如此的话,日本储藏超纯水的目的究竟是什么呢?
日本储藏超纯水的目的是什么?
时间回到上个世纪90年代。
日本东京大学的研究人员在日本岐阜县,耗资一亿美元建造了一个巨大的探测器,超级神冈探测器(Super-KamiokaNDE)。

超级神冈探测器
超级神冈探测器的建造,最主要的目的就是探测太阳、地球大气中的中微子。
为了保证探测器不受外界温度变化影响,其被选址在了当地一处矿山下面1000米深的位置。
探测器的主要部分是一个高41.4米、直径39.3米的圆柱形容器,容器内部装的就是5万吨超纯水,除了超纯水外,容器内壁还装置了超1万个光电倍增管。

超级神冈探测器内部
超级神冈探测器探测中微子的原理,简单来说就是。
高速中微子从超纯水中穿过时,会产生一种特殊的切连科夫辐射,这时探测器内壁的光电倍增管,就会对切连科夫辐射进行“捕捉”,只要“捕捉”到切连科夫辐射,就能对产生这种辐射的中微子进行分析。

超级神冈探测器工作原理
这里,大川有必要补充一下中微子的相关知识。
在超级神冈探测器出现之前,中微子在科学界一直都是“幽灵”一般的存在。
科学界虽然通过理论分析出了它的存在,但却无法对其存在进行更进一步对解释,更无法在自然界中发现它,因为它在理论模型中是“零质量”的存在。

中微子
但直到超级神冈探测器出现。
日本科学家小柴昌俊,于1998年发布了他用超级神冈探测器探测出的结果,中微子这个“幽灵”才显露出了原型。
小柴昌俊不仅发现中微子是具有质量的,而且还进一步证明了,中微子的质量还能进行相互转换。

小柴昌俊
在小柴昌俊发现中微子4年后。
他又通过超级神冈探测器发现了中微子振荡,并因这一重大发现,一举拿下了当年的诺贝尔物理学奖……

小柴昌俊获得诺贝尔物理学奖
而在这一切的背后,日本在1000米地下秘密储藏的5万吨超纯水,绝对起到了不可替代的作用。
研究中微子的意义是什么?
中微子震荡的发现,之所以会让日本科学家小柴昌俊拿到诺贝尔物理学奖,原因很简单,这一发现或将改写人类历史。
在β衰变的过程中,原子核里的中子变成质子,就会同时释放出一个电子和一个中微子。

β衰变
中微子的质量是非常小的,比原子核还要小数倍(可以从元素内部“缝隙”中穿过),并且它还是不带电(穿过元素不会被带电粒子捕获)的粒子。
因此,从理论上来说,这样一种粒子就具备了自由穿过任何物质元素,乃至从地球内部自由穿过的“超能力”。

太阳释放的中微子穿过地球
正是因为拥有了这样的“超能力”,科学家在很长一段时间内,才难以对其存在进行验证。
当然,基于这样的“超能力”,中微子的存在也成了诸多领域的“终极研究对象”。

中微子穿过地球
这里,大川只重点说一下中微子在通讯领域的作用。
由于中微子具有极强的穿透性,且穿透过程的损耗非常低。
因此,一旦中微子被应用到了通讯领域,届时不仅如今的网络通讯会被取代,就连最先进的卫星通讯系统,同样也会被淘汰。

卫星通讯
因为借助中微子,我们可以直接实现,让通讯信号从地球内部进行“直线传播”,不仅通讯延迟会得到明显降低,而且通讯的保密性也会大大加强。
不仅如此,借助中微子,我们还能实现无延迟的跨星球,甚至是跨星系通讯,这对帮助未来人类征服宇宙星辰大海,绝对也具有划时代的意义……

地球与火星通讯
除了在通讯领域能够起到巨大作用外,在天体物理等方面的研究工作中,也能起到巨大的推动作用。
因此,对中微子的研究,绝对是引领我们人类走向未来的一大重点攻坚方向。
写在最后
很多人可能都想不到,5万吨超纯水,竟然会引出日本如此巨大的一项“工程”。
不得不承认,在科研领域,日本的确是数得上的科研大国。

超级神冈探测器内部
但是话又说回来,不管怎么说,日本核废水排入大海的决定,于日本人而言,于全世界而言,也都是极其不负责任的决定。
堂堂一个科研大国,想必肯定也知道,核废水排入大海的后果会是怎样的。

核废水排海危害有多大
倘若日本不顾这样的后果,强行将核废水排入大海。
最后,后悔的相信一定是日本!
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