2023-06-14 19:36:33
将废核燃料棒长期深埋地下。
“Onkalo”在芬兰语中是洞穴或空洞的意思。它暗示着一些大而深的东西:你不知道一个 onkalo 在哪里结束,或者它是否结束。
对于过去 20 年在建造的一座巨大坟墓来说,这个名字很合适。Onkalo 位于西南部岛基岩深处 450 米处,是世界上第一个乏核燃料永久储存场。
蜿蜒小路两旁是高高耸入云霄的松树。经过五个月的冬季,大自然在这里恢复了生机。地上铺满了黄色的小花地毯,空气中弥漫着鸟鸣。对于一个主要的工业场所来说,它的环境几乎太漂亮了。
三个核反应堆的所在地,并排矗立在海边。第三个仅在今年发射,成为 15 年来第一个提供电力的新反应堆。这些反应堆连同位于南海岸 Loviisa 的另外两个反应堆产生了33% 的电力。
Onkalo 被设计用来储存高放核废料,这些核废料可以在人类难以理解的时间尺度内保持放射性。但它已经引发了关于是否会出现问题的争论。那么真的找到了核废料的答案吗——谁能保证它在遥远的未来仍然安全?
核能目前提供了世界上约 10% 的电力。由于低碳,它被许多人视为应对气候变化的重要参与者。
但由于成本高、建造时间长,以及对核反应堆安全的担忧和未解决的核废料处理问题,它也一直存在争议。
尽管如此,建造新反应堆或升级现有反应堆以增加容量。
关于这些工厂本身的安全性的争论仍然存在,但还需要找到解决办法,以应对数十万年来对环境和人类健康构成威胁的大量乏燃料和放射性废物的积累。
这种废物需要远离人类并与环境隔离一段人类思维几乎无法理解的时间跨度。这个问题使放射性废物的安全管理成为核能的最大问题之一。
国际原子能机构估计,截至 2016 年,全球临时储存的乏核燃料约为 260,000 吨,其中大部分位于反应堆场址。世界上大约 70% 的乏燃料储存在储存池中,其余储存在称为干桶的混凝土和钢制容器中。
很少有人相信这种情况可以无限期地维持下去。
60 多年来,我们都从核能中受益。我们这一代科学家和工程师有责任接受处理废物的挑战,而不是留给后代。
几十年来,科学家们一直在努力解决如何处理高放核废料的问题。乏燃料是最难管理的废物之一,因为它非常危险。它产生的辐射水平可以为附近的人提供致命剂量。
科学界的共识是,在像 Onkalo 这样具有稳定岩层的专门设计的处置库中进行数十万年的地质处置,是对乏核燃料最可行的方法。我们有工程解决方案,可以向下挖掘和挖隧道,把废物倒下来,并在我们周围建立障碍。
翁卡洛基岩的特性有利于确保乏核燃料最终处置的安全。
Onkalo 地质条件非常稳定,地震风险很低。的岩石是混合岩-片麻岩:一种岩石中两种不同类型岩石的混合物,它已有将近 20 亿年的历史,而且非常坚硬。
这很重要,因为岩石是处置概念中的三个安全屏障之一。它还必须足够稳定,以便在地下深处建造沉积隧道和孔洞。
将采用乏燃料棒而不先对其进行后处理。一些科学家表示,后处理——从产生可重复使用的核材料和高放核废料的废核燃料中分离钚和铀的过程——将通过减少剩余废料的总量来提高它们的安全性。你还可以回收铀和钚,它们可用于制造新鲜燃料。世界上大约三分之一的核废料经过再处理,然后可以玻璃化(变成玻璃。)
但其他人说后处理增加了核恐怖的风险。从长远来看,玻璃化废物也可能在与地下水接触时溶解。它还会产生一定量的高放废物。因此无论如何都需要一个处置设施。
这个过程从地表的封装工厂开始,在这里,我们会将用过的燃料棒放入一个由两部分组成的处理罐中:一个由铸铁制成的内壳和一个由 5 厘米(2 英寸)厚的铜制成的外壳。
然后将盖子焊接到罐上,罐被运送到处置设施的存储区。一旦现场准备就绪,这些将被转移到地下 450 米的水平沉积隧道,在那里将进行最终处置。
电梯最初会将罐子下降到大约 437 米深的着陆区。这个电梯竖井位于一扇标有两个大红色 X 的门后面,在一个光线充足的宽敞服务区。安全是这里的关键:它仍然是一个非常活跃的建筑工地。从这里,机器人运输车将把罐子带到沉积孔。
到目前为止,已经建成了五个死胡同沉积隧道,全长 350 米。随着设施的填满,未来几年还将建造 85 个。每个沉积隧道的底部都有大约 40 个垂直的圆孔,每个孔深 8 米,宽 2 米。总共有大约 3,000 个罐的空间,每个垂直孔一个。
它们总共可以容纳 5,500 吨垃圾。因此,Onkalo 将吸收五座核电站在其整个生命周期中产生的所有高放核废料。
在每个罐子被掩埋后,它的洞将被填满膨润土。当我们在每个洞中放一个罐子后,我们将用更多的膨润土回填隧道并用混凝土密封。
乏核燃料的最终处置将在未来几年的某个时候开始。Posiva 估计需要 100-120 年才能将存储库填满。届时,整个设施将被封闭,让罐子放置至少 100,000 年,希望不受干扰,其致命的放射性物质与外界隔绝。
虽然这里发生地震的风险很低,但地震活动已被考虑在内。未来百万年内将出现几个冰河时代,它们将构成地震的风险。Onkalo 顶部将有一个 2-3 公里厚的冰盖,它将把地壳向下推数百个米。Onkalo 的建造就是为了承受这一点。
当冰河时代结束时,地壳将再次开始上升 - 届时可能会发生具有破坏罐体能力的地震。为防止这种情况发生,我们将它们放在尽可能最好的位置:处理孔位于基岩的未破裂部分。
GDF 并不是放射性废物安全长期管理的唯一提议。例如,考虑深钻孔处置,在没有施工隧道的情况下,废物将被装在罐子里,放到更深的 3,500 米的薄钻孔中。
还提出了其他几乎不可信的选择,例如用火箭将核废料发射到太空或将其放入俯冲带——地球构造板块在另一个板块下方的区域。
其理论和实验室研究表明,将提供长期的核废料保护。但也有担心处置概念的安全性。
KBS-3V 基于多重屏障原理:乏燃料包含在三个保护屏障内:铜罐、膨润土和基岩。最重要的屏障是铜罐,Onkalo 假设铜在厌氧条件下不会腐蚀——也就是说,在没有氧气的情况下,比如当埋在周围有膨润土的基岩中时。
研究人员对非合金铜罐的耐腐蚀性提出了质疑:他们表示,他们的实验表明,即使在厌氧条件下,铜也会腐蚀。
你可以用膨润土和岩石填满隧道,但自然会顺其自然。水会进入隧道,腐蚀铜的速度比理论模型预测的要快得多。
腐蚀裂缝可能会在一百年内破坏 Onkalo 的许多罐。
在对腐蚀进行了自己的研究后拒绝了这些说法。在储存库条件下,铜壳的应力腐蚀被认为是不可能的。在实验室的实验条件下观察到的腐蚀与 Onkalo 地下 450 米的条件无关。
我们有一个强大的多屏障概念,我们已经为未来百万年可能发生的情景做好了准备。例如,我们研究了如果罐子早期开始泄漏会发生什么,如果粘土安装错误会怎样,如果隧道中有更多的水并且水化学与我们预期的不同会怎样。我们的风险评估结果表明我们是安全的。
设施都旨在将放射性废物安全保存至少 100,000 年。我们正试图构建一种比智人存活时间更长的东西。时间跨度令人难以置信。
当设施满员时,隧道将被封锁,地面上的建筑物将被拆除,土地将被恢复。会有动物、树木和植物,还有房屋。
社会科学家一直在努力应对如何与人类或任何可能在遥远的未来追随我们的人交流的挑战,以警告他们我们留下的危险。
一个关于标记 Onkalo 的讨论集中在试图找到一个普遍理解的危险标志,如果语言在未来消失的话。它如此深,如此与世隔绝。这里会有大量的铜和钚,一个标志可能会鼓励人们开始挖掘以取回它。有点像埃及的金字塔被盗墓者洗劫一空。
不过还没有做出最终决定。无需着急,因为该设施将开放 100 至 120 年。
在我们之后可能会有更聪明的人,他们对如何处理核废料有新的想法。他们可能会发明更好的东西。我们现在必须尽我们最大的努力,利用我们目前基于诚实研究的知识。
源:BBC
相关阅读
联系客服
手机
微信

顶部