2014發生的泄漏事件讓美國的核廢料研究復蘇

吳燕/編譯

2014發生的泄漏事件讓美國的核廢料研究復蘇

吳燕/編譯

廢料隔離試驗工場的鹽巖層存放著來自美國核武器實驗室的放射性材料。

●一次核泄漏事件引起了人們對美國唯一深層核廢料儲存所的疑問，也讓科學家們再次有機會要求對地下核廢料儲存所進行更多的研究。

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工場（Waste Isolation Pilot Plant，WIPP）發生放射性钚和镅泄漏，在這里，來自美國核武器計劃的數千桶污染物被存放于地表以下500余米深處的鹽巖層中。衛生與環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問題：如何處理來自商用核反應堆的不斷增加的乏燃料（spent fuel），它們目前就存放在反應堆所在地。2010年，能源部擱置了開發內華達州尤卡山的計劃，自1987年起，尤卡山就已被計劃用作一個未來地下儲存所的所在地。能源部以及多家大學的研究人員們想要探索各種替代方案。但他們表示，他們因為預算很少而步履維艱，而另一個原因則是《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進行調查。

“所有的陳舊觀點基本上被舊事重提，”位于坎布里奇的麻省理工學院的一名核工程師邁爾克·德里斯科爾（Michael Driscoll）說。“但我們首先需要的是國會去設法解決這個問題，并對《核廢料政策法案》做出修訂。”

于是，研究人員尋求與法律并不沖突的普通儲存方法。在一項擬進行的大型試驗中，能源部科學家們想要評估WIPP的鹽巖層是否能夠存放比它們目前所容納的物質溫度更高的放射性廢料。2011年，這個研究小組開始推進一項耗資3 100萬美元的試驗，該試驗本來要檢測當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驗室正帶領一批研究人員和企業試圖鉆出一個試驗性孔洞，這項工作耗資大約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1 500萬美元年度預算之內獲得資助。“這兩個大型試驗中的任何一個都會全部用掉目前的預算，”桑迪亞實驗室負責能源部核廢料科研計劃的彼得·斯威夫特（Peter Swift）說。

在歐洲，科學家們已利用其他類型的巖石開發出專門技術。芬蘭和法國分別瞄準了花崗巖和頁巖作為擬議中的地下儲存所之所。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存庫進行評估。

國際合作讓研究者們有機會利用基于所有這些環境而建立起來的基礎科學知識，雅克·德萊（Jacques Delay）說。他是法國放射性廢料地質處置可行性技術平臺秘書長，這家協會管理著一項由歐盟委員會所領導的約1 000萬歐元（1 400萬美元）的聯合研究計劃。“棘手的問題是在學術研究與我們的項目之間建立聯系，”他說。

但基礎研究只能實現至此，因為對于儲存庫安全性的科學評估因當地的地質狀況而有其特殊性。在選定一個地點之后，研究人員必須對那里的巖石密度、多孔性和熱傳導性加以研究，并辨別出巖石的裂縫或斷層以及地下水的運動流向。建模和試驗有助于確定巖石在遇到由核廢料產生的熱時會有何反應。

在時任能源部長的朱棣文終止尤卡山項目之前，美國在這個項目上花掉了150億美元，終止項目時的說法是這個地點并不是一個“行得通的選擇”——其意味被廣泛解釋為，如果不是由于技術原因的話，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大其在核廢料方面的投資。但少數其他社區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嚴肅認真的勘察，在某種程度上是因為尚無人對這個時間可上溯至1970年代的觀點進行過檢驗。斯威福特估計，只要800個孔洞就可以容納美國現有的核廢料以及現有核反應堆截至2050年左右所產生的乏燃料。在全國各地都有處于不同深度的合適的巖石。“你可以將這些孔洞分散到各處，而且你不會將你所有的經費都投在一個地方，”桑迪亞實驗室的一名地球化學家帕特里克·布雷迪（Patrick Brady）說，他是這間實驗室的孔洞研究團隊的成員。

鉆孔技術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，這樣大小的一個孔洞對于能源部試圖加以處理的一個主要廢料源頭就會是很理想的所在，這個主要廢料源就是來自漢福德區——華盛頓州一家廢置不用的钚生產企業的2000個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，它們可以全部放進一個單獨的孔洞里。

由于全球的研究都專注于地下儲存庫，斯威夫特認為現在是嘗試某種新理念的時候了：“假如我們鉆出一個孔洞，那么它將是世界其他地方都要來探訪審視的那一個。”

[資料來源：Nature][責任編輯：粒灰]