一次核泄漏事件引起了人们对美国唯一深层核废料储存所的疑问,也让科学家们再次有机会要求对地下核废料储存所进行更多的研究。
废料隔离试验工场的盐岩层存放着来自美国核武器实验室的放射性材料
2014年2月14日,位于新墨西哥州卡尔斯巴德附近的废料隔离试验工场(Waste Isolation Pilot Plant,WIPP)发生放射性钚和镅泄漏,在这里,来自美国核武器计划的数千桶污染物被存放于地表以下500余米深处的盐岩层中。卫生与环境方面的影响看来较小,但13名雇员已检测出受到小剂量放射性污染。
这次事件也重新引起人们注意政策制订者们一直以来都在逃避的一个问题:如何处理来自商用核反应堆的不断增加的乏燃料(spent fuel),它们目前就存放在反应堆所在地。2010年,能源部搁置了开发内华达州尤卡山的计划,自1987年起,尤卡山就已被计划用作一个未来地下储存所的所在地。能源部以及多家大学的研究人员们想要探索各种替代方案。但他们表示,他们因为预算很少而步履维艰,而另一个原因则是《核废料政策法案》(Nuclear Waste Policy Act),该法案阻碍了能源部对除尤卡山之外的任何其他地点进行调查。
“所有的陈旧观点基本上被旧事重提,”位于坎布里奇的麻省理工学院的一名核工程师迈尔克·德里斯科尔(Michael Driscoll)说。“但我们首先需要的是国会去设法解决这个问题,并对《核废料政策法案》做出修订。”
于是,研究人员寻求与法律并不冲突的普通储存方法。在一项拟进行的大型试验中,能源部科学家们想要评估WIPP的盐岩层是否能够存放比它们目前所容纳的物质温度更高的放射性废料。2011年,这个研究小组开始推进一项耗资3 100万美元的试验,该试验本来要检测当盐矿被加热后如何变形以及水如何通过这些盐矿。
其他的研究人员正在研究的想法是,将核废料罐注入在像花岗岩这样坚硬岩石上钻出的5千米深的孔洞中。位于新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室正带领一批研究人员和企业试图钻出一个试验性孔洞,这项工作耗资大约2 500万美元。热盐岩与孔洞提议目前正在竞争,以在能源部为此类研究所做的相对很少的1 500万美元年度预算之内获得资助。“这两个大型试验中的任何一个都会全部用掉目前的预算,”桑迪亚实验室负责能源部核废料科研计划的彼得·斯威夫特(Peter Swift)说。
在欧洲,科学家们已利用其他类型的岩石开发出专门技术。芬兰和法国分别瞄准了花岗岩和页岩作为拟议中的地下储存所之所。德国将中低放废料埋在地下盐丘中,并正在对地形是否适用于建造一座具有争议性的高水平放射性废料储存库进行评估。
国际合作让研究者们有机会利用基于所有这些环境而建立起来的基础科学知识,雅克·德莱(Jacques Delay)说。他是法国放射性废料地质处置可行性技术平台秘书长,这家协会管理着一项由欧盟委员会所领导的约1 000万欧元(1 400万美元)的联合研究计划。“棘手的问题是在学术研究与我们的项目之间建立联系,”他说。
但基础研究只能实现至此,因为对于储存库安全性的科学评估因当地的地质状况而有其特殊性。在选定一个地点之后,研究人员必须对那里的岩石密度、多孔性和热传导性加以研究,并辨别出岩石的裂缝或断层以及地下水的运动流向。建模和试验有助于确定岩石在遇到由核废料产生的热时会有何反应。
在时任能源部长的朱棣文终止尤卡山项目之前,美国在这个项目上花掉了150亿美元,终止项目时的说法是这个地点并不是一个“行得通的选择”――其意味被广泛解释为,如果不是由于技术原因的话,那么就是出于政治因素而做出的决断。美国已评估了几个替代方案。WIPP所在的卡尔斯巴德市出于政治方面的考虑而倾向于扩大其在核废料方面的投资。但少数其他社区也对存放核废料显示出过兴趣。
一些能源部研究人员赞成对孔洞提议开展一项严肃认真的勘察,在某种程度上是因为尚无人对这个时间可上溯至1970年代的观点进行过检验。斯威福特估计,只要800个孔洞就可以容纳美国现有的核废料以及现有核反应堆截至2050年左右所产生的乏燃料。在全国各地都有处于不同深度的合适的岩石。“你可以将这些孔洞分散到各处,而且你不会将你所有的经费都投在一个地方,”桑迪亚实验室的一名地球化学家帕特里克·布雷迪(Patrick Brady)说,他是这间实验室的孔洞研究团队的成员。
钻孔技术的限制可能限定了这些孔洞直径要小于50厘米,因此,目前存放在大罐中的乏燃料棒需要重新包装。不过,这样大小的一个孔洞对于能源部试图加以处理的一个主要废料源头就会是很理想的所在,这个主要废料源就是来自汉福德区――华盛顿州一家废置不用的钚生产企业的2000个装满了铯和锶的高放射性钢筒。这些钢筒有52-56厘米长,直径达9厘米,它们是汉福德38%的放射性所在。斯威夫特说,它们可以全部放进一个单独的孔洞里。
由于全球的研究都专注于地下储存库,斯威夫特认为现在是尝试某种新理念的时候了:“假如我们钻出一个孔洞,那么它将是世界其他地方都要来探访审视的那一个。”
资料来源 Nature
责任编辑 粒 灰