美國毒性最大、數量最多的核廢料——2.08億升——位於華盛頓州東南部漢福特遺址（核預留地）的地下衰變儲罐中。這些廢料是從二戰中期曼哈頓計劃發明第一顆核武器開始積累的，一直到1987年最後一個反應堆關閉。聯邦政府目前試圖永久安全地儲存這些廢料數百年——即這裡的廢物處理和固化廠——遇到了重大障礙，形式為潛在的鏈式反應、氫氣爆炸和金屬腐蝕造成的洩漏。而今年二月份披露又有六個儲罐正在洩漏，進一步加劇瞭解決問題的壓力。
經過數十年的研究、實驗和政治惰性，美國能源部（DoE）於2000年開始在漢福特建造“玻璃化工廠”。其目的是將廢物隔離在不鏽鋼包裹的玻璃原木中，這個過程稱為玻璃化（因此得名“玻璃化”），這樣廢物就不會逸入環境中，除非發生地震或災難性火災等自然災害。但該工廠的進展在去年八月放緩至停滯，當時許多利益相關方承認該工廠的設計可能存在嚴重的安全風險。作為回應，時任能源部長朱棣文任命了一個專家小組來尋找前進的道路。由於177個地下儲罐中有60個已經洩漏，並且所有儲罐的洩漏風險都在增加，因此解決這個問題迫在眉睫。
玻璃化預處理 101：一些棘手的功課
該工廠的建設，目前由能源部承包給貝克特爾國家公司，可能是美國正在進行的最複雜的工程專案。但早在2000年，能源部和貝克特爾就決定透過在關鍵結構和工藝在與全面運營相當的規模上進行設計和適當測試之前就開始建設來節省時間和金錢。俄勒岡州能源部的核材料專家德克·鄧寧說，這不是一個好主意。“最不應該省錢的時候是在開始的時候。在開始施工之前，你最好在設計上接近完成。”
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玻璃化專案要求在廢物進入預處理設施之前對其進行化學和放射學分析，以將其分離為各種成分，例如銫 137、鍶 90 和金屬。之後，每個單獨的廢物流都被導向指定的熔化爐，作為高放射性或低放射性廢物。玻璃是透過將沙子與一些新增劑（如硼）混合製成的；廢物被攪拌進去，然後將整個混合物熔化，然後倒入鋼罐中。玻璃原木凝固後，廢物將被捕獲，並且應該與環境隔離足夠長的時間，以便大部分放射性衰減到安全水平。
低放射性廢物罐將永久儲存在漢福特。由於計劃中的尤卡山地質處置庫專案被奧巴馬政府停止，高放射性廢物罐將被保留在漢福特一個尚未建造的建築物中。1 月，能源部宣佈，它正在開始一項新的“綜合管理和處置系統”的工作，該系統將在 2048 年之前提供一個永久的地質處置庫。然而，即使從現在起一切順利，也需要到 2062 年才能將所有廢物玻璃化。
對於玻璃化工廠專案工程師和核化學家來說，廢物提出了重大挑戰。首先，不同儲罐中的廢物差異很大。佐治亞州薩凡納河的前核武器設施——也是曼哈頓計劃的一部分——多年來一直在成功地將武器廢物玻璃化，但那裡只使用了一種燃料分離工藝。在漢福特，有九個生產反應堆使用至少六種不同的放射化學工藝製造鈽和鈾燃料，這些工藝的化學性質因此成分差異很大。廢物也是如此。不同儲罐的成分存在很大差異，因此需要在廢物進入玻璃化工廠之前分批進行化學分析，這也可能需要改變該過程另一端的玻璃配方。
總的來說，這些儲罐中包含元素週期表中的所有元素，包括半噸鈽、各種鈾同位素和至少 44 種其他放射性核素，總共包含約 1.76 億居里的放射性。據馬里蘭大學巴爾的摩縣的歷史學教授凱特·布朗所著的《核烏托邦：核家庭、原子城市以及蘇聯和美國偉大的鈽災難》一書稱，這幾乎是切爾諾貝利釋放的放射性的兩倍。廢物也是物理高溫的，並且含有大量有毒和腐蝕性化學物質和重金屬，這些物質威脅著輸送廢物的管道和儲罐的完整性，增加了洩漏的風險。
廢物的物理形態也造成了問題。很難從任何給定的儲罐中獲取具有代表性的樣本，因為廢物已沉澱成多層，首先是底部燒結的“硬性沉積物”，上面是一層鹽餅，一層粘稠的汙泥，然後是液體，最後是液體和頂板之間的頂隙中的氣體。大部分放射性存在於固體和汙泥中，而大部分體積存在於液體和鹽餅中。
順流而下
所有這些考慮都促成了總體問題，可以用一個詞來概括：流動。為了進入玻璃原木階段，廢物必須穿過巨大的儲罐和管道迷宮。它必須以足夠快的速度移動，以避免管道和過濾器堵塞，並防止固體沉澱。鑑於廢物的多相性質，這非常具有挑戰性：固體、液體、汙泥和氣體以不同的方式移動。系統中的廢物進料將以“非牛頓漿料”的形式出現，這是一種由許多不同形狀、大小和密度的流體和固體組成的混合物。如果固體停止移動，就會出現問題。
首先，有可能聚集足夠的鈽來引發核鏈式反應或臨界——原子裂變釋放大量能量的自持級聯反應。即使爆炸沒有破壞混凝土安全殼，那也將是一件嚴重的事件。熱漿料可能會透過管道倒流，將問題蔓延到系統的其他部分。廢物固體也可能堵塞管道，以及旨在從低放射性廢物中捕獲最具放射性的成分新增到高放射性流中的離子交換過濾器。
漢福特承包商 URS Corp. 的核和環境安全經理唐娜·布舍說，無論固體堆積在容器、管道還是過濾器中，“這都是我遇到問題的地方。”除非布舍頒發運營許可證，否則玻璃化工廠有缺陷的部件的進一步建設無法進行，她不願意這樣做。她稱能源部未能要求貝克特爾公司儘早解決安全問題是“荒謬的”。
第二個爆炸風險可能出現，因為熱量和輻射都可以將水分解成氧氣和氫氣。如果沿著管道和容器沒有讓氫氣排出廢物流的地方，那麼可能會積聚足夠的氫氣而發生爆炸。
然後是廢物的極端放射性，這對人體直接接觸來說太高了。進入玻璃化工廠臭名昭著的“黑室”。這些是 18 個巨大的混凝土外殼，裡面佈滿了較小的不鏽鋼容器。其想法是在 40 年的時間裡，在沒有任何人為干預的情況下引導廢物透過這些容器，官員們認為這需要 40 年的時間來處理所有廢物。做到這一點的唯一方法是確保黑室沒有移動部件。但是，由於必須不斷攪拌廢物以防止有害和放射性固體沉澱，因此該計劃要求使用脈衝噴射攪拌器（描述為“火雞滴管”）來保持固體懸浮。
脈衝噴射攪拌器將廢物吸入其垂直管道，然後將其強力噴射回儲罐中。不幸的是，它們尚未被證明可以在玻璃化工廠所需規模上提供足夠的混合。然而，它們確實對漿料施加了足夠的力，使固體磨損儲罐和管道的不鏽鋼，使其弱化到足以產生洩漏的風險。除了這種腐蝕外，還可能發生化學腐蝕。為白宮提供建議的國防核安全委員會稱這些問題為“攔路虎”。
“該工廠目前的設計方式帶來了不可接受的風險。能源部現在承認這一點，”監督組織漢福特挑戰執行主任湯姆·卡彭特說。去年 12 月，美國政府問責局釋出了一份關於玻璃化工廠未解決的安全問題的高度批判性分析。
關於安全風險的爭議也引發了幾位漢福特高階官員的公開抗議。首席專案工程師加里·布倫森於 1 月辭職。布舍和前任副首席工藝工程師沃爾特·塔莫賽蒂斯提出了舉報人投訴，聲稱他們對安全的擔憂被貝克特爾壓制。（貝克特爾拒絕接受本次故事的採訪，理由是與朱棣文專家小組簽署了保密協議。）
但是，美國能源部（DoE）負責玻璃化工廠的高階技術權威，同時也是朱棣文專家組成員的蘭登·霍爾頓（Langdon Holton）認為，該專案的問題是技術難題，而不是無能或傲慢所導致的不可解決的後果。他還認為，儘管目前的風險是真實存在的，但它們發生的可能性不大，即使發生，其影響程度也會很低。例如，他說，“你必須讓一個容器半年不進行混合”，才會有足夠的氫氣積累以引發顯著的爆炸。“我是否擔心我們無法解決這些問題？不，但確實需要一些時間，”他補充道。（據霍爾頓說，朱棣文的專家組預計不會發布正式報告。）
時間可能有限。177個儲罐建於1943年至1986年之間，大多數的設計壽命只有大約20年，現在正在衰敗；最近一次統計，已經有6個儲罐發生洩漏。玻璃化工廠原本應該在2007年開始執行，現在預計在2022年開始執行。其最初的預算為43億美元，現在估計為134億美元。沒有人建議放棄該專案，然而，在沒有對工廠的安全執行充滿信心的前提下繼續推進也不是一個真正的選擇。許多漢福德觀察人士說，真正的問題是這個國家是否願意為把事情做對而付出代價。
佈施（Busche）堅決認為，在計劃進一步推進之前，必須解決安全問題。“我們必須在所有系統中投入的穩健程度取決於廢物本身，”她說。“這是持續不斷的饋贈，直到它變成玻璃原木。”