丝兰山-包装和储存放射性废物

到目前为止，我们已经略过了丝卡山项目的历史，以及地质和水文地质学如何影响废物处理。今天我想可能是有趣的是谈一下花了反应堆燃料是如何包装,运输和处置——因为这是第三个因素,有深远的影响的浪费可以孤立于环境。然后，在本系列的最后一篇文章(下周)中，我将尝试检查支持和反对该站点的一些声明，看看它们是否站得住脚。

总结一下，铀原子的裂变将它分裂成两个放射性裂变产物。随着反应堆的运行，这些物质会不断积累，随着时间的推移，会增加更多的放射性物质。然而，随着反应堆的运行，燃料会“燃烧”掉铀——几年后，可裂变原子的浓度会下降到需要用新燃料棒替换用过的燃料棒的地步。乏燃料棒有强烈放射性所以他们通常藏在乏燃料池,直到他们可以冷静下来,在这种情况下,“冷却”意味着放射检查自热以及腐烂的裂变产物释放的能量导致乏燃料加热。但在足够长的时间后，燃料会冷却到可以从水中取出并放入巨大的桶中，这些桶被放置在反应堆的储存场——这就是所谓的干燥桶存储．

在某种程度上——如果尤卡山或其他高等废料库打开——干燥桶将用于运输或乏燃料将被转移到运输桶会被加载到铁路汽车或卡车和重新安置他们的最后安息之地。这些木桶也将成为内部放射性物质和环境之间的倒数第二道屏障所以它们有理由被描述。

首先，这些东西都是巨大的。大约十年前我在立陶宛见过一些，它们看起来至少有10英尺高，直径5英尺。由于铀裂变的物理学是相同的世界各地(反应堆设计有所改变,从一处到另一处但不足以产生巨大的差异为商业反应堆)花了反应堆燃料的特点相当类似的桶的特点。换句话说，美国的废燃料桶也是巨大的。

除了对乏燃料提供保护外，它们还旨在将辐射剂量率降低到可接受的水平——低到用卡车运输时不会对与木桶共用道路的人造成危险。但是，安全运输废物远比保持低辐射水平要重要得多——用过的燃料桶还必须能够在废物运往最终处置地点的过程中保护它们，更不用说在其漫长的千年储存过程中保护它们了。我们一次解决一个。

用过的燃料桶必须满足一些需求严格的规定以确保它们在运往最终处置地点的途中不会释放高放射性裂变产物。木桶必须能够通过这些测试而不遭受失败:

• 落在坚硬表面9米(30英尺)高的地方
• 刺穿测试的地方，容器下降1米到一个6“钢杆
• 被800摄氏度(1475华氏度)的大火吞噬30分钟
• 在3英尺深的水下浸泡8小时
• 在200米(655英尺)水下浸泡1小时

这些要求不仅仅是理论上的——在20世纪70年代，桑迪亚国家实验室用全尺寸碰撞测试了一些废燃料容器，以确认在纸上和实验室里看起来不错的东西在现实生活中也能工作。最具戏剧性的测试是让火车头撞向一辆载着木桶的平板卡车——火车头几乎被毁，而木桶虽然受损，却完好无损，不会向环境中泄漏放射性物质。有一个不错的视频在YouTube上展示了火车头试验和其他一些视频，这些视频应该可以消除人们对这些桶在运往处置地点的途中保护乏燃料的能力的任何怀疑。

物理强度固然很好，但要保证放射性废料的安全，还有比防止碰撞更重要的事情——一旦运到现场，这些木桶必须帮助废料与环境隔离长达100万年，而这需要的不仅仅是强度。铁锈和腐蚀会腐蚀最坚固的容器——它们所需要的只是合适的条件和足够的时间来工作。不仅如此，金属在更高的温度下表现出不同的行为(化学反应进行得更快)——比如由裂变产物衰变产生的反应。所以在设计的时候也要考虑到热效应。

因此，这里有一个关于长期处理乏燃料的坏消息——以及用来存放燃料的容器。没有人知道一个容器如何能支撑10万年，更不用说100万年了。环保局要求的时间跨度)．我们可以尽力设计尽可能低的腐蚀速率和我们可以做我们最好的设计在一个高水平的结构强度,但无论如何我们试图人为年龄这些材料在实验室里我们只能猜测他们的长期业绩。让我们面对现实吧——整个人类历史只有5000年左右，而金字塔比这还要年轻。我们可以断言我们设计的结构的寿命是我们想要的，但我们没有任何直接的经验与任何如此长寿。当然，我们也可以设置其他的障碍——而且很有可能会这样做——但任何人为的东西都有同样的缺点，那就是，整个人类历史远比我们希望隔离废物的时间短。

另一方面，工程包装并不是放射性废物和环境之间的唯一屏障——事实上，我们有一个数据点，关于岩石长期保存放射性废物的能力。实际上，我们得到的是a的余量天然核反应堆大约20亿年前在现在的加蓬(西非国家)达到了关键的程度。反应堆(被称为Oklo反应堆)是如何形成和运行的细节很吸引人，但在这篇文章中没有足够的空间去深入了解细节。为了达到这个目的，我们可以这样说，在20亿年里，几乎所有的裂变产物都保留在原地。尽管反应堆区域位于地下水位以下的裂缝性多孔砂岩中，但事实上，如果反应堆区域没有完全被水饱和，反应堆就不可能运行。所以——记住最后两个要点——多孔和饱和的岩石并不适合废物处理。但尽管如此，裂变产物仍然存在了20亿年。这预示着亚卡山(或任何有乏燃料储存库的地方)安全隔离废料的能力，直到它衰变为稳定状态。

这是关于废物容器的底线。首先，他们显然有能力在反应堆工厂储存的时间内安全地储存用过的反应堆燃料，而且多项测试表明，他们可以在废物运往将要处理的地方的途中保护它们。但是无论我们设计的容器有多好，无论我们的计算机模型和计算有多令人信服，都不能保证它们能像目前的垃圾处理场标准那样持续100万年。但这并不意味着丝卡山没有能力将放射性废料安全地储存那么长时间——欧克陆的天然核反应堆表明，即使是储存在多孔饱和砂岩中的放射性废料，也可以在原地保存上亿万年。这预示着丝卡山遗址有能力将我们的放射性废料保留一百万年左右。

《华盛顿邮报》丝兰山-包装和储存放射性废物出现在ScienceWonk， FAS的博客，征求嘉宾专家和领导的意见。