核史丨为核废物寻找墓地为什么这样难-第2页-北极星核电网

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从1946年到1993年，共有13个国家进行过放射性海洋处置作业。单是美国，到1960年为止，已分别在太平洋和大西洋倾倒了超过24000桶和23000桶的放射性废物。苏联更是倾废大户，从见诸报端的海洋处置作业统计，苏联在北冰洋喀拉海域废弃的6个潜艇反应堆以及含有受损燃料的1个核动力破冰船反应堆，就占了全世界放射性废物海洋处置总量的三分之二。

放射性废物海洋处置分布与总量统计

在海洋处置实践受挫后，各个国家转而需求陆地填埋处置方案。最早的放射性废物陆地填埋场，也是美国建造的，用于处置核武器研制及配套的核燃料生产过程中产生的低、中放固体废物。1960年代起，美国先后建造了十几处国防核设施低放废物填埋场，并相继投运了7个商用近地表废物处置场，用以处置核电厂产生的低放废物。

低、中放固体废物处置场废物桶吊运作业

到今天为止，对低、中放固体废物进行陆地填埋，已被实践证明为一种成熟而可行的处置技术，完全能够做到废物包容体与生物圈隔离，并被绝大多数国家所采用。

最麻烦的，是高放废物的处置。

3 堪萨斯选址风波

1947年成立的美国原委会，在全盘接收二战期间曼哈顿工程遗产的同时，也继承了遗留的大量放射性废物，大部分来自汉福特和橡树岭核武器生产基地。这些废物当中，最危险的当属对反应堆中核燃料进行后处理提取钚而产生的高放废液。后来，随着各国核电工业的发展，从反应堆中定期卸出且不再使用的辐照过的核燃料，即乏燃料，也成为高放废物的主要来源。

对于高放废液，各国普遍采取的是“浓缩和包容”的处理策略，即先通过浓缩措施达到减容的目的，再利用专用容器进行安全贮存。当然，为了降低向环境泄漏的风险，对高放废液进行玻璃固化处理，是一种可行的过渡措施。

由于高放废物中含有的放射性核素活度浓度很高，在衰变过程中会源源不断产生热量，或者含有大量长寿命放射性核素，需要有效的散热措施和更高程度的包容，要求的隔离时间达到成千上万年。自核工业起步，如何安全地对高放废物进行最终处置，就成为一个严峻的科学技术挑战。

不过，在1950年代末，大部分科学家对这个难题持乐观态度，相信能够在不久的将来找到解决方案。在此过程中，陆续有科学家提出诸如“太空处置”、“深海沟处置”、“冰盖处置”和“岩石熔融处置”等方案，甚至还有人建议将核废料掩埋于地球板块交界处，通过漫长的地质变化使之回到地幔中。这些方案，均由于想法天马行空而无法付诸实践。经过多年的研究，各国普遍认为可行的方案是深层地质处置，即将高放废物包容体填埋于距离地表500-1000米深的地质体中，使之与生物圈永久隔离。这种埋藏高放废物的地下工程，被称之为“高放废物处置库”。问题的焦点和难点，在于如何选择、确定高放废物处置库的场址。

首先进入科学家视野的，是一种盐矿床处置方案。1957年，美国国家科学院召开了一次科技会议，专题讨论核电厂和国防核设施的长寿命高放废物的永久处置问题。当时一致的看法，在深层古盐矿床的矿井中处置高放废物是一种实际可行的方案。理由是盐矿床没有被地下水溶解，说明它们在整个历史时空里已实现了与周围环境的隔离，如果被水渗透的话，那么这种古盐矿床也就不可能存在。此外，盐矿床具有良好的塑性，能够缓慢地填充任何空隙，可以包裹在矿床中处置的任何废物。

盐矿床地下处置库概念图

这个共识，让原委会非常兴奋，便安排橡树岭国家实验室的科学家寻找适宜的盐矿床场址。他们找到堪萨斯州凯雷盐业公司的哈钦森废弃盐矿，在1959年-1961年开展一系列实验研究。研究人员将没有放射性的液体注入盐矿的空腔里，并模拟放射性废液产生的衰变热在矿井中的热量传输情况。

初步的研究结果正符合大家的预测，原委会随即于1963年7月宣布在堪萨斯州的另一处盐矿进行新一轮的测试。这个1948年废弃的盐矿，同属于凯雷盐业公司，位于里昂斯附近。1965年11月-1968年1月，科学家利用爱达荷国家反应堆试验站的高放固体废物（乏燃料元件）进行实验，以测试高放废物包装桶的设计、高放废物转运方法、辐射对盐矿床的效应等。尤其是研究放射性衰变产生的“热应力”导致盐在矿床内部流动的情况，以及对盐矿床结构稳定性的影响。

研究人员在里昂斯废弃盐矿里进行材料取样

研究结果令人鼓舞，认为高放废物可以安全地处置在盐矿地下环境中。这个研究成果来得正是时候，近期发生的两件事情，促使原委会决定尽快选定高放废物处置库场址：

一个是爱达荷国家反应堆试验站的放射性废物问题，引起了当地民众的担忧，尤其对高放废物的处理措施提出强烈质疑，担心放射性最终会进入当地的河流和供水系统。为此，原委会不得不承诺，将尽快迁走高放废物到一个永久的处置场所。

另一个是1960年代末期核电的高速发展，引起公众的巨大争议，被反对者频频攻讦的便是核废物的安全处置问题。从核工业长期发展考虑，也需要尽快选定、建设高放废物处置库。

在此背景下，在没有进行充分的地质和水文调查情况下，原委会在1970年草率地宣布，计划将里昂斯废弃的岩盐矿作为美国第一个高放废物处置库场址。决定一出，在里昂斯引起轩然大波，一个原本是纯粹的技术问题，很快就变成为一个棘手的公众议题。

当地的民众、州长和议员等政治家、科学家、反核团体和盐业公司，全部裹挟其中，在两年多的时间里，围绕项目给当地带来的经济收益和潜在的环境风险等问题，召开了激烈的争辩与交锋。尤其是以堪萨斯州地质调查局局长为首的地质学家群体，对项目的适宜性提出了强烈而有力的质疑。最后，原委会发现里昂斯的高放废物处置库项目在政治和技术上都存在巨大障碍，不得不在1972年取消了建造计划。

1970年7月在里昂斯召开的讨论废物库选址的公开会议

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