吳燕/編譯

2014發(fā)生的泄漏事件讓美國的核廢料研究復(fù)蘇

吳燕/編譯

廢料隔離試驗(yàn)工場的鹽巖層存放著來自美國核武器實(shí)驗(yàn)室的放射性材料。

●一次核泄漏事件引起了人們對美國唯一深層核廢料儲(chǔ)存所的疑問，也讓科學(xué)家們再次有機(jī)會(huì)要求對地下核廢料儲(chǔ)存所進(jìn)行更多的研究。

2014年2月14日，位于新墨西哥州卡爾斯巴德附近的廢料隔離試驗(yàn)工場（Waste Isolation Pilot Plant，WIPP）發(fā)生放射性钚和镅泄漏，在這里，來自美國核武器計(jì)劃的數(shù)千桶污染物被存放于地表以下500余米深處的鹽巖層中。衛(wèi)生與環(huán)境方面的影響看來較小，但13名雇員已檢測出受到小劑量放射性污染。

這次事件也重新引起人們注意政策制訂者們一直以來都在逃避的一個(gè)問題：如何處理來自商用核反應(yīng)堆的不斷增加的乏燃料（spent fuel），它們目前就存放在反應(yīng)堆所在地。2010年，能源部擱置了開發(fā)內(nèi)華達(dá)州尤卡山的計(jì)劃，自1987年起，尤卡山就已被計(jì)劃用作一個(gè)未來地下儲(chǔ)存所的所在地。能源部以及多家大學(xué)的研究人員們想要探索各種替代方案。但他們表示，他們因?yàn)轭A(yù)算很少而步履維艱，而另一個(gè)原因則是《核廢料政策法案》（Nuclear Waste Policy Act），該法案阻礙了能源部對除尤卡山之外的任何其他地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。

“所有的陳舊觀點(diǎn)基本上被舊事重提，”位于坎布里奇的麻省理工學(xué)院的一名核工程師邁爾克·德里斯科爾（Michael Driscoll）說?！暗覀兪紫刃枰氖菄鴷?huì)去設(shè)法解決這個(gè)問題，并對《核廢料政策法案》做出修訂?！?/p>

于是，研究人員尋求與法律并不沖突的普通儲(chǔ)存方法。在一項(xiàng)擬進(jìn)行的大型試驗(yàn)中，能源部科學(xué)家們想要評估WIPP的鹽巖層是否能夠存放比它們目前所容納的物質(zhì)溫度更高的放射性廢料。2011年，這個(gè)研究小組開始推進(jìn)一項(xiàng)耗資3 100萬美元的試驗(yàn)，該試驗(yàn)本來要檢測當(dāng)鹽礦被加熱后如何變形以及水如何通過這些鹽礦。

其他的研究人員正在研究的想法是，將核廢料罐注入在像花崗巖這樣堅(jiān)硬巖石上鉆出的5千米深的孔洞中。位于新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室正帶領(lǐng)一批研究人員和企業(yè)試圖鉆出一個(gè)試驗(yàn)性孔洞，這項(xiàng)工作耗資大約2 500萬美元。熱鹽巖與孔洞提議目前正在競爭，以在能源部為此類研究所做的相對很少的1 500萬美元年度預(yù)算之內(nèi)獲得資助?！斑@兩個(gè)大型試驗(yàn)中的任何一個(gè)都會(huì)全部用掉目前的預(yù)算，”桑迪亞實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)能源部核廢料科研計(jì)劃的彼得·斯威夫特（Peter Swift）說。

在歐洲，科學(xué)家們已利用其他類型的巖石開發(fā)出專門技術(shù)。芬蘭和法國分別瞄準(zhǔn)了花崗巖和頁巖作為擬議中的地下儲(chǔ)存所之所。德國將中低放廢料埋在地下鹽丘中，并正在對地形是否適用于建造一座具有爭議性的高水平放射性廢料儲(chǔ)存庫進(jìn)行評估。

國際合作讓研究者們有機(jī)會(huì)利用基于所有這些環(huán)境而建立起來的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，雅克·德萊（Jacques Delay）說。他是法國放射性廢料地質(zhì)處置可行性技術(shù)平臺(tái)秘書長，這家協(xié)會(huì)管理著一項(xiàng)由歐盟委員會(huì)所領(lǐng)導(dǎo)的約1 000萬歐元（1 400萬美元）的聯(lián)合研究計(jì)劃?！凹值膯栴}是在學(xué)術(shù)研究與我們的項(xiàng)目之間建立聯(lián)系，”他說。

但基礎(chǔ)研究只能實(shí)現(xiàn)至此，因?yàn)閷τ趦?chǔ)存庫安全性的科學(xué)評估因當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況而有其特殊性。在選定一個(gè)地點(diǎn)之后，研究人員必須對那里的巖石密度、多孔性和熱傳導(dǎo)性加以研究，并辨別出巖石的裂縫或斷層以及地下水的運(yùn)動(dòng)流向。建模和試驗(yàn)有助于確定巖石在遇到由核廢料產(chǎn)生的熱時(shí)會(huì)有何反應(yīng)。

在時(shí)任能源部長的朱棣文終止尤卡山項(xiàng)目之前，美國在這個(gè)項(xiàng)目上花掉了150億美元，終止項(xiàng)目時(shí)的說法是這個(gè)地點(diǎn)并不是一個(gè)“行得通的選擇”——其意味被廣泛解釋為，如果不是由于技術(shù)原因的話，那么就是出于政治因素而做出的決斷。美國已評估了幾個(gè)替代方案。WIPP所在的卡爾斯巴德市出于政治方面的考慮而傾向于擴(kuò)大其在核廢料方面的投資。但少數(shù)其他社區(qū)也對存放核廢料顯示出過興趣。

一些能源部研究人員贊成對孔洞提議開展一項(xiàng)嚴(yán)肅認(rèn)真的勘察，在某種程度上是因?yàn)樯袩o人對這個(gè)時(shí)間可上溯至1970年代的觀點(diǎn)進(jìn)行過檢驗(yàn)。斯威福特估計(jì)，只要800個(gè)孔洞就可以容納美國現(xiàn)有的核廢料以及現(xiàn)有核反應(yīng)堆截至2050年左右所產(chǎn)生的乏燃料。在全國各地都有處于不同深度的合適的巖石?！澳憧梢詫⑦@些孔洞分散到各處，而且你不會(huì)將你所有的經(jīng)費(fèi)都投在一個(gè)地方，”桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的一名地球化學(xué)家帕特里克·布雷迪（Patrick Brady）說，他是這間實(shí)驗(yàn)室的孔洞研究團(tuán)隊(duì)的成員。

鉆孔技術(shù)的限制可能限定了這些孔洞直徑要小于50厘米，因此，目前存放在大罐中的乏燃料棒需要重新包裝。不過，這樣大小的一個(gè)孔洞對于能源部試圖加以處理的一個(gè)主要廢料源頭就會(huì)是很理想的所在，這個(gè)主要廢料源就是來自漢福德區(qū)——華盛頓州一家廢置不用的钚生產(chǎn)企業(yè)的2000個(gè)裝滿了銫和鍶的高放射性鋼筒。這些鋼筒有52-56厘米長，直徑達(dá)9厘米，它們是漢福德38%的放射性所在。斯威夫特說，它們可以全部放進(jìn)一個(gè)單獨(dú)的孔洞里。

由于全球的研究都專注于地下儲(chǔ)存庫，斯威夫特認(rèn)為現(xiàn)在是嘗試某種新理念的時(shí)候了：“假如我們鉆出一個(gè)孔洞，那么它將是世界其他地方都要來探訪審視的那一個(gè)?！?/p>

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：?；襗