十四萬(wàn)根玻璃巨柱會(huì)是二戰(zhàn)以來(lái)美國(guó)核廢料的最終囚籠嗎？

2018-01-08 15:26:13 來(lái)源:中國(guó)核網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

一股施工熱潮在Hanford站點(diǎn)掀起，該站點(diǎn)曾經(jīng)是一個(gè)在華盛頓州東南部當(dāng)風(fēng)的平原上的秘密建筑。施工隊(duì)努力在六月前完成一個(gè)27米高的混凝土結(jié)

有毒釀造

現(xiàn)場(chǎng)使用的不斷變化的技術(shù)產(chǎn)生了獨(dú)特的有毒釀造物，包括放射性銫、鍶、镅和殘余的钚、鹽、重金屬；以及無(wú)數(shù)的工業(yè)化學(xué)品。容器中還有一些意想不到的東西。人們“把所有可以想象到的東西都扔進(jìn)那些廢料罐”，美國(guó)能源部在華盛頓Richland的玻璃科學(xué)家AlbertKruger說(shuō)。他的清單上有受污染的手套、木板、巖石和卷尺。

一旦這些雜物被去除，廢料就與含有硅和硼的成分混合，然后加熱到接近1,150°C。接下來(lái)將熔融的混合物在不銹鋼容器中冷卻，以制造大的硼硅酸鹽玻璃柱——這與能安全用于烤箱的玻璃器皿是相同的材料。

這個(gè)過(guò)程很復(fù)雜，因?yàn)槊總€(gè)罐子都含有化學(xué)物質(zhì)和放射性核素的混合物，且這些混合物在廢料被提取出來(lái)后才能被充分表征。其中一些物質(zhì)會(huì)弱化玻璃。另一些，比如碘，則很難被立即捕獲從而必須被清除。Hanford的科學(xué)家們將不得不為每一批垃圾量身定制玻璃——有點(diǎn)像混合不同年份的葡萄以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)白蘭地。Kruger說(shuō)：“沒(méi)有人會(huì)聞其味，也沒(méi)有人會(huì)嘗其鮮，但這是一個(gè)相同的機(jī)制。”

自1989年以來(lái)，多個(gè)承包商參與了Hanford項(xiàng)目，其中包括英國(guó)政府名下的英國(guó)核燃料有限公司（BritishNuclearFuelsLimited），該公司出口了在Sellafield核廢棄綜合設(shè)施中使用的技術(shù)。價(jià)格上漲之后，美國(guó)能源部于2000年聘請(qǐng)了加州舊金山的建筑和工程巨頭Bechtel公司作為主要承包商。

那時(shí)，Hanford工廠預(yù)計(jì)耗資43億美元，并于2007年開(kāi)始制造玻璃柱。但隨著工程師們開(kāi)始研究安全和技術(shù)細(xì)節(jié)，該項(xiàng)目的價(jià)格和復(fù)雜程度都大增。到2012年，幾名高級(jí)官員引起了人們對(duì)項(xiàng)目的顧慮，這些官員中包括一名前能源部員工和兩名承包商（他們?cè)诒唤夤秃髾z舉揭發(fā)內(nèi)幕）。一個(gè)顧慮是熱量和輻射分解水分子時(shí)產(chǎn)生的氫氣可能會(huì)積聚在儲(chǔ)罐和管道中，造成爆炸的危險(xiǎn)。另一個(gè)是，保持重質(zhì)粒子移動(dòng)的混合容器不夠強(qiáng)大。隨著時(shí)間的推移，足夠的殘余钚可能沉淀出來(lái)，形成危險(xiǎn)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

時(shí)任美國(guó)能源部部長(zhǎng)的朱棣文組建了一個(gè)專家小組進(jìn)行調(diào)查。最終，Bechtel公司被命令首先建造一個(gè)只能使液體廢料玻璃化的工廠。這些液體占廢料量的90％，但其放射性只占10％，比高放射性廢料所需要的處理更少：先進(jìn)行挑揀，除去高放射性的銫，然后直接送去玻璃化。田納西州范德堡大學(xué)的化學(xué)工程師DavidKosson曾是朱棣文的專家小組成員之一，他說(shuō)，“這是有道理的。如果你一定要開(kāi)工的話，低活性廢料是一個(gè)合適的切入點(diǎn)。”

遺留問(wèn)題

雖然高放射性的廢料處理設(shè)施依然被擱置，但能源部及其承包商花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間，利用計(jì)算機(jī)模型和原型來(lái)研究技術(shù)問(wèn)題。二月份，該機(jī)構(gòu)宣布已經(jīng)解決了氫氣積聚和失控反應(yīng)的問(wèn)題。熟悉這項(xiàng)工作的科學(xué)家說(shuō)，一個(gè)新設(shè)計(jì)的混合容器的測(cè)試即將完成，未出現(xiàn)任何重大的故障。該容器配備六個(gè)“脈沖式噴射混合器”，可以像滴油管一樣將廢物排進(jìn)排出，以防止固體沉淀。

研究人員也在玻璃譜上取得進(jìn)展。Kruger和外部科學(xué)家已經(jīng)表明，某些成分可以容納的廢物比以前估計(jì)的更多，因此可以節(jié)省成本。Kruger說(shuō)，高放射性廢料處理設(shè)施生產(chǎn)的玻璃柱數(shù)量可能會(huì)從18000個(gè)減少到7000個(gè)。低級(jí)別的工廠可能僅需要制造7萬(wàn)根左右的柱子，而不是14.5萬(wàn)根。

但問(wèn)題依然存在。一份美國(guó)能源部在2015年的報(bào)告記錄了500多個(gè)可能影響低級(jí)別工廠運(yùn)行的漏洞—包括一些用于處理放射性材料的電氣和機(jī)械系統(tǒng)。監(jiān)督團(tuán)體HanfordChallenge的執(zhí)行董事TomCarpenter希望這個(gè)工廠能夠像宣傳所說(shuō)的一樣工作。但他擔(dān)心美國(guó)能源部，其承包商，甚至華盛頓州都迫不及待地要啟動(dòng)這個(gè)設(shè)施。他說(shuō)：“每個(gè)人都迫不及待地想要展示進(jìn)展。我明白這一點(diǎn)，但是你們不能掩蓋安全問(wèn)題。”Hanford的能源部高級(jí)官員拒絕接受采訪。Bechtel公司的一位發(fā)言人說(shuō)，該公司已經(jīng)調(diào)查了報(bào)告中提到的絕大多數(shù)問(wèn)題，并且已經(jīng)向美國(guó)能源部提交了答復(fù)以待批準(zhǔn)。

不是每個(gè)人都相信必須用玻璃化的方法。美國(guó)能源部因?yàn)槭艿椒蓞f(xié)議和核廢物管理法規(guī)的約束才采用這個(gè)方法，但從技術(shù)角度來(lái)看，還有更好的選擇，JimConca說(shuō)。他是一個(gè)獨(dú)立研究中心的顧問(wèn)兼前主任，該中心支持位于新墨西哥州Carlsbad外的廢物隔離試點(diǎn)工廠（WIPP）。該工廠是美國(guó)唯一運(yùn)作的高放廢物地質(zhì)處理庫(kù)。

目前，Hanford的高放射性廢料存放在內(nèi)華達(dá)州Yucca山一個(gè)長(zhǎng)期停滯的地質(zhì)處置庫(kù)等待處理。那里的水滲透是一個(gè)問(wèn)題，所以廢物必須裝在玻璃里，以確保它在數(shù)千年內(nèi)保持穩(wěn)定。但是Conca說(shuō)罐式污泥是足夠安全的，可以在干燥后直接送到WIPP—如果可以改變法規(guī)使得該方案允許被實(shí)施。同樣，低活性的廢料可以混合灌漿來(lái)制造類似混凝土的材料，這種材料更加便宜，而且許多人相信和玻璃一樣安全。“為了環(huán)境安全，所有這些廢料在技術(shù)上都需要進(jìn)行玻璃化嗎？可能并不是。”Kosson說(shuō)。但Kosson認(rèn)為美國(guó)能源部最終還是會(huì)推動(dòng)這個(gè)計(jì)劃。

朱棣文依然相信玻璃化是可行的，但他表示，能源部應(yīng)該接受新科學(xué)，并根據(jù)需要轉(zhuǎn)變進(jìn)程。他說(shuō)，更普遍的是，要解決有關(guān)如何處理所有核廢料的問(wèn)題，以及在哪里處理這些問(wèn)題，美國(guó)還有很長(zhǎng)的路要走。他說(shuō)：“這是一個(gè)重大問(wèn)題，要想找到一條更好的道路，必須有很多好的科學(xué)，且要始終保持開(kāi)放。”

Hanford玻璃化設(shè)備的造價(jià)現(xiàn)在已升至168億美元。假設(shè)最新的時(shí)間表保持不變，高放射性廢料處理廠將于21世紀(jì)30年代初投入運(yùn)營(yíng)，并將持續(xù)數(shù)十年。與此同時(shí)，危險(xiǎn)的廢料仍存在地下，雖眼不見(jiàn)，卻心不安。

原標(biāo)題:十四萬(wàn)根玻璃巨柱，會(huì)是二戰(zhàn)以來(lái)美國(guó)核廢料的最終囚籠嗎？