美國尋求重啟核廢料研究

新墨西哥州唯一的深層核廢料儲存庫發生的放射性洩漏事件,使這些設施重新成為關注焦點

一起放射性洩漏事件引發了人們對美國唯一深層核廢料儲存庫安全性的質疑,並使科學家們要求加大地下廢料儲存研究的呼聲再次高漲。

2月14日,放射性鈽和鋂從新墨西哥州卡爾斯巴德附近的廢物隔離先導工廠(WIPP)洩漏,該工廠將美國核武器計劃產生的數千桶受汙染物質儲存在地表以下半公里多的鹽層中。健康和環境影響似乎很小,但有13名員工的低水平汙染檢測呈陽性。能源部(DOE)及其承包商仍在制定重新進入WIPP並找出洩漏原因的計劃。

該事件也使決策者一直迴避的問題重新受到關注:如何處理商業反應堆產生的越來越多的乏燃料,這些乏燃料目前儲存在反應堆場所。2010年,能源部擱置了在內華達州開發尤卡山的計劃,該計劃自1987年以來一直被指定為未來地下儲存庫的所在地(參見 《自然》雜誌 473, 266–267; 2011)。能源部和大學的研究人員希望探索各種替代方案。但他們表示,由於預算不足以及《核廢料政策法案》的限制,能源部無法調查尤卡山以外的任何特定地點,這阻礙了他們的研究工作。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


麻省理工學院(馬薩諸塞州劍橋)的核工程師邁克爾·德里斯科爾說:“基本上,所有舊的想法都重新浮出水面。” “但我們需要做的第一件事是國會解決這個問題並修訂《核廢料政策法案》。”

目前,研究人員正在進行不與法律衝突的通用儲存庫科學研究。在一項大型擬議實驗中,能源部科學家希望評估WIPP的鹽層是否可以儲存比目前儲存的材料更熱的放射性廢物。2011年,該團隊開始開發一項耗資3100萬美元的實驗,該實驗將測試鹽在受熱時如何變形,以及水如何在其中移動。

其他研究人員正在研究將核廢料圓筒放入花崗岩等硬巖中5公里深鑽孔的概念。位於新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞國家實驗室正在領導一個研究人員和公司組成的聯盟,尋求鑽一個耗資約2500萬美元的實驗性鑽孔。熱鹽和鑽孔提案目前正在競爭能源部相對較小的1500萬美元年度研究預算。“像這兩個中的任何一個大型測試都會完全超出目前的預算,”桑迪亞能源部核廢料科學專案負責人彼得·斯威夫特說。

在歐洲,科學家們已經開發了其他型別岩石的專業知識。芬蘭和法國分別將重點放在花崗岩和頁岩的擬議地下儲存庫上。德國已將低水平和中水平廢物埋在地下鹽丘中,並且正在評估有爭議的高水平廢物儲存庫的地形。

法國佈雷放射性廢物地質處置技術平臺秘書長雅克·德萊表示,國際合作使研究人員能夠獲得所有這些環境的基礎科學,該平臺是一個指導歐盟委員會約1000萬歐元(1400萬美元)聯合研究計劃的聯盟。“棘手的是將學術科學與我們的專案聯絡起來,”他說。

但是基礎研究只能到此為止,因為對儲存庫安全性的科學評估取決於當地的地質情況。在選擇場地後,研究人員必須研究那裡的岩石的密度、孔隙率和熱導率,並描述任何裂縫和地下水流動。建模和實驗有助於確定岩石將如何響應核廢料產生的熱量。

美國在尤卡山花費了超過150億美元,之後時任能源部長朱棣文叫停了該專案,稱該地點不是一個“可行的選擇”——通常被解讀為該專案在政治上註定失敗,即使技術上可行。美國評估的替代方案很少。主辦WIPP的卡爾斯巴德市在政治上傾向於擴大其核廢料儲存量。但很少有其他社群表示有興趣儲存核廢料。

一些能源部研究人員贊成認真探索鑽孔處置,部分原因是還沒有人測試過這個可以追溯到20世紀70年代的想法。斯威夫特估計,只需800個鑽孔即可解決美國現有的廢物儲存問題,以及當前反應堆產生的乏燃料,直到2050年左右。全國各地都有各種深度的合適岩石。“你可以把這些東西分散開來,你不需要把所有的錢都投在一個地點上,”桑迪亞的地球化學家帕特里克·布雷迪說,他是該實驗室鑽孔聯盟的成員。

鑽探限制可能會將這些鑽孔的直徑限制在50釐米以下,因此目前儲存在大型罐中的乏燃料棒需要重新包裝。然而,這個尺寸的孔對於能源部正在努力處理的一種主要廢物來源來說是完美的:來自華盛頓州退役的鈽生產設施漢福特遺址的2000個高度放射性銫和鍶膠囊。這些膠囊長52-56釐米,直徑達9釐米,含有漢福特遺址38%的放射性物質。斯威夫特說,它們都可以裝入一個鑽孔中。

隨著世界各地的研究都集中在地下儲存庫上,斯威夫特說現在是嘗試新概念的時候了:“如果我們鑽一個孔,它將成為世界其他國家來參觀的孔。”

本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2014年3月4日首次發表

© .