根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的數(shù)據(jù)，全球估計(jì)有250,000噸儲(chǔ)存乏燃料，另有120,000噸再處理乏燃料。各國(guó)政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、科學(xué)家和核工業(yè)界都達(dá)成了一個(gè)全球共識(shí)，即處理這些廢物的最安全的選擇是在地質(zhì)處置庫(kù)中。

盡管已經(jīng)達(dá)成了這一共識(shí)，但經(jīng)過(guò)40多年的研究、規(guī)劃和決策，目前還沒(méi)有建成一個(gè)高放廢物(HLW)處置庫(kù)。芬蘭和瑞典已經(jīng)頒發(fā)了建筑許可證，美國(guó)聯(lián)邦政府一直在努力處理乏燃料，但效果并不理想，造成政府、工業(yè)界和納稅人每年損失數(shù)十億美元。而且情況越來(lái)越糟。

1、“深度隔離”理論

福島核電站臨時(shí)存放于現(xiàn)場(chǎng)的高放射性廢水

深度隔離的想法源于伯克利地球公司(Berkeley Earth)，該公司是一家致力于通過(guò)節(jié)能、頁(yè)巖氣燃料和核能三位一體來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變化的環(huán)保組織。

石油和天然氣鉆探技術(shù)的最新進(jìn)展，激發(fā)了“深度隔離”創(chuàng)始人的靈感，打算將其用于解決核廢料問(wèn)題。

“深度隔離”的兩位聯(lián)合創(chuàng)始人分別是CEO伊麗莎白·穆勒(Elizabeth Muller)和CTO(首席技術(shù)官)理查德·穆勒(Richard Muller)(這兩人也是父女關(guān)系)。

伊麗莎白·穆勒是全球變暖參與、戰(zhàn)略和溝通方面的專家，理查德·穆勒是麥克阿瑟式的天才，也是核物理領(lǐng)域的科學(xué)家、教育家和作家。

兩人認(rèn)為，水平鉆探提供了一種簡(jiǎn)單而安全的方法，可以將核廢料深埋在穩(wěn)定的巖石中，因?yàn)閾?jù)研究，這些巖石中的揮發(fā)性物質(zhì)已經(jīng)保存了數(shù)百萬(wàn)年，地質(zhì)特征十分穩(wěn)定。

與大型礦山存儲(chǔ)相比，這些較小的設(shè)施存放放射性物質(zhì)，可以降低工人暴露輻射風(fēng)險(xiǎn)，操作設(shè)施所需的工人也更少。鉆孔可以靠近現(xiàn)有的核廢料倉(cāng)庫(kù)，減少運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)。建造幾個(gè)較小的設(shè)施可以減輕公眾的負(fù)擔(dān)。

總體來(lái)說(shuō)，“深度隔離”成本相當(dāng)?shù)土蟾攀情_(kāi)采礦藏資金的一小部分。

2、乏燃料處置不斷增加的成本

自1983年以來(lái)，美國(guó)聯(lián)邦政府已經(jīng)利用納稅人400多億美元建造和運(yùn)營(yíng)一個(gè)永久性核廢料儲(chǔ)存庫(kù)。政府也已花費(fèi)150億美元在尤卡山開(kāi)發(fā)并許可一座礦山。但由于政府未能履行接管和處置約80萬(wàn)噸乏燃料的法定承諾，法院下令向政府提出高達(dá)340億美元的索賠承擔(dān)責(zé)任。

一直以來(lái)，世界各國(guó)都默認(rèn)在核電站現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)乏燃料，不僅是臨時(shí)性的，而且存儲(chǔ)成本十分高昂。美國(guó)就每年花費(fèi)大約30億美元用于乏燃料的臨時(shí)性儲(chǔ)存，全球每年的數(shù)字超過(guò)130億美元。

目前的處理方法需要挖掘大量的地下儲(chǔ)存庫(kù)，并將核廢料放置在一個(gè)隧道網(wǎng)絡(luò)中。

尤卡山核廢料地質(zhì)處置庫(kù)內(nèi)部規(guī)劃圖

以尤卡山為例，尤卡山存儲(chǔ)庫(kù)將在地下深處修建一條長(zhǎng)達(dá)5英里的U形主蓄水隧道，建成后，該設(shè)施將由2000-2500名工程師和相關(guān)人員維護(hù)。

乏燃料存儲(chǔ)研究和國(guó)際合作也取得了可觀的成效。

芬蘭目前已經(jīng)完成兩個(gè)坑道的乏燃料處理

瑞典和芬蘭的第一批存儲(chǔ)庫(kù)即將完工，加拿大正在推進(jìn)設(shè)施選址的適應(yīng)性分階段管理方法。這些看似進(jìn)展十分順利的國(guó)家，其實(shí)背后也有無(wú)數(shù)的失敗和教訓(xùn)。

政府為這些大型工程項(xiàng)目提供的預(yù)算同樣龐大。

在美國(guó)、加拿大和英國(guó)，每噸乏核燃料的平均處置成本估計(jì)約為136萬(wàn)美元。按照這個(gè)成本算法，僅在這三個(gè)國(guó)家處理現(xiàn)有的高放廢物就需要1450億美元。而處理全球核廢料將花費(fèi)5560億美元以上。

即便耗資如此巨大，儲(chǔ)存庫(kù)仍然十分緊缺，全球還在不斷產(chǎn)生新的乏燃料。這意味著，這些巨大的處置成本將持續(xù)攀升。

相比之下，20多年來(lái)，美國(guó)的油氣工業(yè)已經(jīng)鉆探了50000多口水平井，留下了十分豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，可以借鑒用來(lái)精確地指導(dǎo)核廢料處置鉆孔。

甚至可以用上舊油田管道，鉆一個(gè)新的孔與之相交，充分利用油田管道特定的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，不僅僅包括鉆孔的深度和角度。

3、“深度隔離”潛在吸引力

高放物地質(zhì)存儲(chǔ)

鉆井成本已經(jīng)大幅下降，水平井現(xiàn)在每口價(jià)值也就幾百萬(wàn)美元。低廉的鉆孔，與投資數(shù)十億美元用于開(kāi)采儲(chǔ)存庫(kù)相比，“深度隔離”方案的潛在吸引力越發(fā)明顯，特別是對(duì)于那些儲(chǔ)存廢物較少的國(guó)家(基本都是小型核能項(xiàng)目)。

“深度隔離”水平鉆孔將有幾千英尺深，鉆孔可能達(dá)到低滲透地質(zhì)層。

過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單，首先鉆一個(gè)垂直的鉆孔，然后水平徑直鉆探兩英里。這些孔的直徑可能有所不同，可以容納各種大小的乏燃料罐。據(jù)目前估計(jì)，兩到三個(gè)水平鉆孔可以安全地儲(chǔ)存一個(gè)典型核電站壽命期內(nèi)產(chǎn)生的所有廢物。

存儲(chǔ)罐將由耐腐蝕合金制成，這些處理罐在低氧環(huán)境中使用，預(yù)計(jì)可以保存數(shù)千年。

這種結(jié)構(gòu)的乏核燃料儲(chǔ)存罐，在放置數(shù)十年后也可以回收。罐設(shè)計(jì)有鎖緊機(jī)構(gòu)，以便在需要時(shí)與鉆井設(shè)備重新連接進(jìn)行拆卸。即使在鉆孔被回填和堵住之后，裝滿廢物的罐子也可以通過(guò)重新鉆孔來(lái)取回。

事實(shí)上，儲(chǔ)存罐回收并不簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@里面也增加了安全防范裝置，用來(lái)防范恐怖分子。

在鉆孔被密封后，如果又要打開(kāi)，就需要一個(gè)大型鉆機(jī)一個(gè)多星期才能重新鉆透。然后，專業(yè)鉆井隊(duì)需要找到并取回處理罐。

因此，盡管設(shè)計(jì)中內(nèi)置了可檢索性，但這并不是可以迅速或通過(guò)隱蔽方式隨便找到移動(dòng)的。

還有很多工作要做，但解決辦法似乎很簡(jiǎn)單。“深度隔離”認(rèn)為，利用水平鉆孔技術(shù)處理1GW核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物，建立第一個(gè)深度地質(zhì)處置場(chǎng)，最短3年內(nèi)就有可能實(shí)現(xiàn)。主要的挑戰(zhàn)不在于技術(shù)領(lǐng)域，而在于政治意愿和公眾接受。

地質(zhì)構(gòu)造和深度是阻止廢物進(jìn)入生物圈的最終地質(zhì)屏障。此外，鉆孔將用材料回填和堵塞，并確保不會(huì)泄露到表面，保證更安全的處置環(huán)境，內(nèi)置冗余以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期性能，并更好地保護(hù)人員和環(huán)境。

深鉆孔處置概念的一個(gè)獨(dú)特方面是，能夠?qū)U物放置在核反應(yīng)堆現(xiàn)場(chǎng)或其他已經(jīng)儲(chǔ)存核廢物的位置或非常接近的位置。這樣就不需要運(yùn)輸乏燃料。

4、技術(shù)推廣真正的障礙

這項(xiàng)技術(shù)看起來(lái)很有前途，但需要足夠的資金和政府的研發(fā)支持。測(cè)試和數(shù)據(jù)收集以支持潛在的許可，可能需要數(shù)百萬(wàn)美元和幾年的時(shí)間，但相比之下，這仍然是一筆劃算的交易。

水平鉆孔存儲(chǔ)庫(kù)的真正障礙有兩個(gè)：政策和立法，公眾接受。

穆勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)知道，外界對(duì)他們充滿相當(dāng)大的疑慮。因此，他們請(qǐng)來(lái)了核物理、地質(zhì)學(xué)、政府事務(wù)、利益相關(guān)者參與和商業(yè)發(fā)展方面的專家。

該團(tuán)隊(duì)確定了公私合作模式，以形成一個(gè)以社區(qū)參與為重點(diǎn)的清潔技術(shù)初創(chuàng)公司。在政府資源和問(wèn)責(zé)制的支持下，私營(yíng)部門(mén)的創(chuàng)新和動(dòng)力可以是一個(gè)強(qiáng)有力的組合。

社區(qū)參與是“深度隔離”的核心價(jià)值。安全和有保障的廢物處理成為向社區(qū)提供的解決方案，而不是強(qiáng)加給社區(qū)。真正的區(qū)別在于贏得和保持對(duì)社區(qū)的信任和信心。

“深度隔離”正與政府和社區(qū)合作，提供一個(gè)健康持久的基礎(chǔ)。

政治和法律挑戰(zhàn)是完成尤卡山儲(chǔ)存庫(kù)的主要障礙。內(nèi)華達(dá)州每年花費(fèi)350萬(wàn)美元的法律費(fèi)用，以防止該設(shè)施被用來(lái)存放核廢料。

過(guò)去的努力清楚地表明，適當(dāng)和有效的社區(qū)參與是必不可少的。最近在美國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)替代處置方案的試點(diǎn)試驗(yàn)就震驚了社區(qū)，該項(xiàng)目因此被迫取消，盡管試驗(yàn)本身不涉及任何放射性物質(zhì)。

當(dāng)?shù)厝瞬幌嘈耪暦Q這些地點(diǎn)永遠(yuǎn)不會(huì)被用來(lái)處理核廢料的說(shuō)法。糟糕的社區(qū)參與可能會(huì)在項(xiàng)目開(kāi)始前就注定失敗。

“深度隔離”將使各級(jí)人民和社區(qū)參與進(jìn)來(lái)，并盡早做到這一點(diǎn)。在工人和設(shè)備進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)之前，打消疑慮和建立可靠關(guān)系的時(shí)間是很長(zhǎng)的。

“深度隔離”認(rèn)為，將私營(yíng)部門(mén)的創(chuàng)新與公共部門(mén)的資源、問(wèn)責(zé)制以及社區(qū)支持結(jié)合起來(lái)，可以打破國(guó)際核廢料僵局。

政府和工業(yè)界在改革經(jīng)濟(jì)和改善生活之前已經(jīng)走到了一起。例如，美國(guó)的一項(xiàng)立法改革使聯(lián)邦快遞得以徹底改變航運(yùn)業(yè)，政府的購(gòu)買(mǎi)力使Space X得以大幅降低成本，并為高度監(jiān)管的航天行業(yè)的進(jìn)步鋪平道路。這種伙伴關(guān)系也可以解決核廢料的挑戰(zhàn)。

深度隔離的解決方案可以提供一個(gè)更簡(jiǎn)單，更安全和更具成本效益的解決方案，以解決核廢料本身的僵局，或補(bǔ)充已開(kāi)采的儲(chǔ)存庫(kù)，如超額認(rèn)購(gòu)的尤卡山項(xiàng)目。

通過(guò)改進(jìn)社區(qū)參與優(yōu)先的方法，社區(qū)可能在地方?jīng)Q策中發(fā)揮更大的作用。