本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
一位居住在樸實無華的美國中西部的加拿大裔美國鈾礦物學教授，如何回應福島事件一週年？他撰寫了一篇關於反應堆事故後核燃料行為的已知和未知資訊的周密評論。然後他繼續撰寫撥款提案，審查期刊文章，並解答研究生的提問。我怎麼知道的？他是我的老闆。
你為什麼要關心？這不僅僅是一篇平淡的評論。它出現在《科學》雜誌週五刊上，並呼籲迴歸科學研究來解決重大問題。
由聯邦政府資助的能源前沿研究中心主任彼得·伯恩斯，已經研究鈾將近 20 年。他最早的研究與商業核燃料在地下儲藏庫的處置有關。還記得內華達山脈嗎？伯恩斯研究了核燃料的分解以及隨後形成的鈾礦物。
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在隨後的幾年裡，他曾在美國核管理委員會討論小組、美國國家科學院核廢料小組任職，並建立了一個用於研究錒系材料的研究中心。現在他在《科學》雜誌上的評論表明，需要一項國家研究計劃來開發核事故的綜合預測模型——這是對福島事故的直接回應。
瞭解在我們知道哪裡出錯之後會發生什麼
一年前，關於 9.0 級地震、近 50 英尺高的海嘯以及日本潛在核反應堆熔燬的新聞報道開始引發一系列混亂。嚴重的事情正在發生，每個人都看著記者們努力弄清楚這到底意味著什麼。
伯恩斯說：“在反應堆事故的早期，首要任務是儘量減少[放射性物質]的釋放，但隨著時間的推移，公眾需要了解有關釋放了多少放射性的資訊。我們從福島看到的情況是有問題的——我們看到報告的輻射劑量存在不少錯誤，我們看到一些輻射檢測系統的讀數不可靠。這花了一點時間才得到解決。”
週五發表在《科學》雜誌上的一篇評論考察了去年在福島發生的事情，並利用過去四十年的科學文獻來討論目前對反應堆事故後核燃料的理解。伯恩斯和他的合著者還使用了政府和監管機構的報告，以及其他研究人員的建議和預印本出版物，以提供最新的資訊。
令人驚訝的是，未來的工作似乎是理解放射性物質釋放到周圍環境後會發生什麼化學反應。雖然對放射性元素的現代研究始於 70 多年前，但事故後核燃料的行為仍然不確定。
在評論中，伯恩斯說，核燃料的設計是在核反應堆正常執行的極端但明確的條件下執行。他說，研究已經考察了在地下儲藏庫背景下的輻照燃料，但很少關注輻照燃料在反應堆事故期間和之後與環境的相互作用。
為了減少損害和放射性釋放的可能性，他呼籲更好地瞭解受損燃料如何與“當地快速變化的條件”相互作用。
規劃未來的道路
伯恩斯和他的同事想了解燃料材料的化學分解。這包括燃料如何在水中溶解，以及哪些因素會增加放射性物質從反應堆事故中轉移到附近居民的路徑中。
伯恩斯說：“當來自受損放射性燃料的同位素溶解在水中時，這些同位素可以被轉移並最終到達其他地方。放射性現在來自那些[轉移的同位素]，並可能最終出現在你的南瓜、南瓜或藍莓鬆餅中。這與將它們放在發電廠的情況非常不同。”
在研究環境中核燃料時，挑戰之一是實驗室研究中可能累積的變數數量。例如，核燃料與地下水和海水的相互作用可能非常不同，因為與福島使用的和釋放的海水相比，地下水會非常稀釋。
新鮮燃料、輻照燃料和熔燬後的燃料之間的行為甚至存在差異。
伯恩斯在評論中說：“一般來說，從未損壞燃料中釋放放射性核素的研究不能推斷到在堆芯熔化事件期間和之後發生的極端溫度和輻射場條件下。”
曼哈頓計劃 2.0？
在評論中，伯恩斯強調了進一步研究相對於成本和難度的重要性，以便“降低對核能日益依賴所帶來的風險”。瞭解事故後放射性的釋放能否在未來防止事故發生？他認為是——透過更新燃料和反應堆的設計，以更好地承受損害。
伯恩斯說：“福島反應堆的設計並非旨在承受發生的自然事件。當福島反應堆在大約 40 年前設計和建造時，板塊構造理論並沒有特別完善。我們現在對板塊構造和地震活動性的瞭解比那時多得多。”
即使瞭解了低機率事件，伯恩斯也不認為我們的核問題會得到解決。
他說：“歸根結底，如果你在世界上有足夠多的反應堆在執行，遲早會發生另一次事故。這就是為什麼我們需要花力氣去了解堆芯熔化事故期間發生的實際過程，並瞭解放射性核素的釋放機制，以便我們可以降低下一次事故發生的風險。”
像所有值得解決的大問題一樣：它不會便宜，也不會容易。