19亿年古老基岩之下:全球首座永久核废料库即将在芬兰启用

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按下按钮,电梯在几秒内直落数百米,驶入 Onkalo 的幽暗深处。

“我们现在大约在地下 430 米(1411 英尺)的位置。”地质学家图奥马斯·佩雷一边在人工隧道迷宫中驾车前行,一边压低声音说,“我们正穿过的是大约 19 亿年前形成的基岩。”

经过数十年建设,世界上首个专门用于永久处置用过核燃料的地下设施即将在芬兰投入运行,成为数吨高危放射性废料的最终归宿。

Onkalo 在芬兰语中意为“洞穴”,建设始于 2004 年,位于芬兰西海岸奥尔基卢奥托岛一片偏远的森林地带。最近的城镇是距内陆约 15 公里(9.3 英里)的尤拉约基,人口约 9000 人,其中不少居民在核电站或相关储存设施工作。

这个项目耗资约 10 亿欧元(12 亿美元),相关部门预计将在未来数月内向其颁发运营许可证。

美联社受邀探访了这座一旦封闭后将不再有人类踏入的设施。

与地表文明“隔绝”的设施

佩雷介绍,之所以在此选址,是因为这里靠近芬兰现有 5 座核反应堆中的 3 座,同时当地的片麻岩—片岩基岩以极高稳定性和极低地震风险著称。

“关键在于,它与地表文明和人类活动保持隔绝。”他站在一条未来将被封堵、禁止人类进入的处置隧道中说,“在这里,我们可以比任何地面设施更安全地处置这些废料。”

在附近的封装厂内,放射性燃料棒将由无人机械装入厚重的铜制容器中,随后被运送到 400 多米深的地下隧道中安放,再用具有吸水膨胀特性的膨润土黏土填充,形成“缓冲层”。

负责芬兰用过核燃料长期管理的公司 Posiva 表示,Onkalo 的设计容量为 6500 吨用过核燃料。

这些最终处置用的铜容器被设计成“在足够长的时间内保持密封,直到燃料中的放射性衰减到对环境不再构成危害的水平”。

“我们现在拥有的这个方案,正是核能实现可持续利用所缺失的关键一环。”Posiva 传播经理帕西·图希马说。

他表示,芬兰的核电公司为该项目提供资金,并且已经为此积累了数十年的专项储备。

Posiva 估算,废料中的放射性要衰减到接近自然本底水平,需要经历数十万年的时间。

根据国际原子能机构 2022 年的报告,自 20 世纪 50 年代以来,全球共产生了近 40 万吨用过核燃料,其中约三分之二仍暂存在各类临时设施中,另有三分之一通过复杂工艺进行再处理和回收利用。

目前,世界各地的用过核燃料主要存放在核反应堆厂区的燃料池以及地面干式贮存设施中。

迄今为止,尚无任何一座商业化运营的深地质处置库真正投入使用。瑞典已在斯德哥尔摩以北约 150 公里的福斯马克开工建设类似的地下存储库,但预计要到 2030 年代末才会启用。法国的 Cigéo 项目则尚未动工,并面临反对声音。

Onkalo 预计将运营至 2120 年代,届时将被永久封闭。

“仍然存在不确定性”

不过,美国非营利组织“关切科学家联盟”核电安全项目主管埃德温·莱曼提醒,核废料的地质处置依然存在“许多不确定因素”。

“在我看来,核废料处置没有真正的好方案,只能在一系列糟糕的选择中寻找相对‘最不坏’的那个。总体而言,地质处置在这些选项中可能是最不坏的。”他说。

莱曼指出,装载用过核燃料的铜容器终究会发生腐蚀,只是不同科学研究对腐蚀速率的判断并不一致。

“理想的情况是,这个过程非常缓慢,以至于当容器开始失效时,大部分放射性物质已经衰变。但这里面仍有不确定性。”他说。

尽管如此,他仍认为,将用过核燃料永久深埋地下要优于“无限期放在地表”,因为地面上的核材料“更容易遭到破坏或滥用”。

“用过燃料在从反应堆卸出后的几十年内放射性极强,运输和再处理都非常困难。”莱曼说,“但随着时间推移,主要放射性成分会逐渐衰减,处理风险也会降低。”

“也正因为如此,从长远看,钚反而更容易被恐怖组织或有意图的国家获取。”他补充说,理论上只有在具备“场外再处理能力”的前提下,这些行为者才可能利用这些材料制造核武器。

在再处理过程中,用过核燃料会被化学分离,以回收铀和钚用于制造新燃料。但这一过程也带来核扩散风险,因为分离出的钚有可能被转用于武器项目。

莱曼总结称,与核废料库相关的主要风险,将由“未来世代”承担。

如何向未来传递警告

为了应对这一跨越时间尺度的挑战,一个名为“核符号学”的跨学科领域应运而生,致力于设计能够被 1 万年后甚至更久远的未来人类理解的警示系统——因为核废料需要数十万年才会真正失去危险性。

作为时间参照:已知最早的现代人类大约出现在 30 万年前;最早的文字系统约在 5200 至 5400 年前出现在美索不达米亚;英国巨石阵约有 5000 年历史,埃及吉萨金字塔约 4500 年历史。

在这一背景下,如何让未来的人类理解并避开这些深埋的危险,成为一个独特而棘手的问题。

“核信息”计划

奥地利艺术家兼发明家马丁·库恩策领导着设在巴黎的经济合作与发展组织核能署“长期信息保存专家组”。他提出了一套名为“核信息”的系统——将关键信息烧制在陶瓷板上,并覆盖在坚硬釉层之下,以供遥远未来的世代读取。

库恩策表示,这种陶瓷板“成本低且非常耐久”,理想做法是将其“大量埋藏”在存储库周边区域,并嵌入周边社区每栋房屋的地基中,以实现尽可能广泛的分布。

芬兰官员认为,Onkalo 核废料库体现了该国在核能政策上的长期规划思路。

早在 1994 年,芬兰就通过法律,要求所有在芬兰境内产生的放射性废料必须在国内完成处理、储存和最终处置。

“当时……我们还有部分废料出口到国外,但我们希望自己承担这项责任。”芬兰环境部长萨里·穆尔塔拉说,“与许多其他国家不同,我们一直坚持这些决定。”

穆尔塔拉并未完全排除未来在有限范围内接受其他国家核废料的可能性。“在小规模层面上,也许存在某种可能,只要得到国际监管机构的许可。”她表示。

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