十四萬根玻璃巨柱會是二戰(zhàn)以來美國核廢料的最終囚籠嗎？

2018-01-08 15:26:13 來源:中國核網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

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

有毒釀造

現(xiàn)場使用的不斷變化的技術產(chǎn)生了獨特的有毒釀造物，包括放射性銫、鍶、镅和殘余的钚、鹽、重金屬；以及無數(shù)的工業(yè)化學品。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那些廢料罐”，美國能源部在華盛頓Richland的玻璃科學家AlbertKruger說。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。

這個過程很復雜，因為每個罐子都含有化學物質(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后才能被充分表征。其中一些物質(zhì)會弱化玻璃。另一些，比如碘，則很難被立即捕獲從而必須被清除。Hanford的科學家們將不得不為每一批垃圾量身定制玻璃——有點像混合不同年份的葡萄以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)白蘭地。Kruger說：“沒有人會聞其味，也沒有人會嘗其鮮，但這是一個相同的機制。”

自1989年以來，多個承包商參與了Hanford項目，其中包括英國政府名下的英國核燃料有限公司（BritishNuclearFuelsLimited），該公司出口了在Sellafield核廢棄綜合設施中使用的技術。價格上漲之后，美國能源部于2000年聘請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，Hanford工廠預計耗資43億美元，并于2007年開始制造玻璃柱。但隨著工程師們開始研究安全和技術細節(jié)，該項目的價格和復雜程度都大增。到2012年，幾名高級官員引起了人們對項目的顧慮，這些官員中包括一名前能源部員工和兩名承包商（他們在被解雇后檢舉揭發(fā)內(nèi)幕）。一個顧慮是熱量和輻射分解水分子時產(chǎn)生的氫氣可能會積聚在儲罐和管道中，造成爆炸的危險。另一個是，保持重質(zhì)粒子移動的混合容器不夠強大。隨著時間的推移，足夠的殘余钚可能沉淀出來，形成危險的鏈式反應。

時任美國能源部部長的朱棣文組建了一個專家小組進行調(diào)查。最終，Bechtel公司被命令首先建造一個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的化學工程師DavidKosson曾是朱棣文的專家小組成員之一，他說，“這是有道理的。如果你一定要開工的話，低活性廢料是一個合適的切入點。”

遺留問題

雖然高放射性的廢料處理設施依然被擱置，但能源部及其承包商花費了數(shù)年的時間，利用計算機模型和原型來研究技術問題。二月份，該機構(gòu)宣布已經(jīng)解決了氫氣積聚和失控反應的問題。熟悉這項工作的科學家說，一個新設計的混合容器的測試即將完成，未出現(xiàn)任何重大的故障。該容器配備六個“脈沖式噴射混合器”，可以像滴油管一樣將廢物排進排出，以防止固體沉淀。

研究人員也在玻璃譜上取得進展。Kruger和外部科學家已經(jīng)表明，某些成分可以容納的廢物比以前估計的更多，因此可以節(jié)省成本。Kruger說，高放射性廢料處理設施生產(chǎn)的玻璃柱數(shù)量可能會從18000個減少到7000個。低級別的工廠可能僅需要制造7萬根左右的柱子，而不是14.5萬根。

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

不是每個人都相信必須用玻璃化的方法。美國能源部因為受到法律協(xié)議和核廢物管理法規(guī)的約束才采用這個方法，但從技術角度來看，還有更好的選擇，JimConca說。他是一個獨立研究中心的顧問兼前主任，該中心支持位于新墨西哥州Carlsbad外的廢物隔離試點工廠（WIPP）。該工廠是美國唯一運作的高放廢物地質(zhì)處理庫。

目前，Hanford的高放射性廢料存放在內(nèi)華達州Yucca山一個長期停滯的地質(zhì)處置庫等待處理。那里的水滲透是一個問題，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施。同樣，低活性的廢料可以混合灌漿來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上都需要進行玻璃化嗎？可能并不是。”Kosson說。但Kosson認為美國能源部最終還是會推動這個計劃。

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

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

原標題:十四萬根玻璃巨柱，會是二戰(zhàn)以來美國核廢料的最終囚籠嗎？