深孔贮藏概念相对简单，在20 世纪50 年代就已经出现。与挖掘一个像尤卡山这样的巨大矿井储存核废料不同，深孔钻探方案是在地壳上钻数百个狭窄的孔，在这些小孔中存放核废料。

新冠肺炎在美国大流行之前，特朗普总统一直在“虚度光阴”，随心所欲发着一些乱七八糟的推文。其中有一个关于核废料处理的推文：

“ 内华达州，我听说是在尤卡山……我的政府正努力探索一种新的方法——我相信我们可以做到！”

这一“特朗普风格”的公告发出之后，核专家团就被抛在了脑后。

总统是否支持将尤卡山变成最终的核废料库？还有，他对核废料“一种新的方法”是何种看法。也许他考虑的是美国能源部推广的“吃废料”先进反应堆，也许在考虑乏燃料再处理技术，也许，他也在考虑永久性核废料储存的深孔贮藏技术。

深孔贮藏，概念相对简单，在20 世纪50 年代就已经出现。与挖掘一个像尤卡山这样的巨大矿井储存核废料不同，深孔钻探贮藏方案是在地壳上钻数百个狭窄的孔，在这些小孔中存放核废料。

这个方案有很多支持者，其中包括一家名为“深度隔离（Deep ）”的初创公司，该公司总部位于加州伯克利，由物理学家理查德•穆勒（ ）和他的女儿伊丽莎白•穆勒（ ）共同创立，今年早些时候该公司启动了A 轮融资，对外承诺能够将深孔概念付诸实现。

该公司主要利用的是开采页岩气矿床使用的横向钻探技术，宣称已经破解了永久处置美国8.2 吨乏燃料库存的世纪难题，同时对外宣传是核废料界的“Space X ”。

不过，这个方案充满漏洞。

1.

尤卡山问题

从 20 世纪50 年代开始，美国就一直在寻找一个掩埋核废料的地点，这些核废料放射性可达到数万年，因此对掩埋地点要求十分苛刻。

1987 年，美国国会违背内华达州当地意愿，通过了《核废料政策法案》修正案，指定尤卡山为美国乏燃料埋藏地。从那以后，这个地点变成了“政治足球”。

当地设施本应于 1998 年完工，但1998 年时远未达到预期目标，而且2010 年对一些设施进行了拆除工作。到目前为止，这里唯一建造的是一条五英里长的勘探隧道。

与此同时，8.2 万吨乏核燃料仍处于临时储存状态，分布在35 个州80 个不同的存放点，浸在水池或装在钢制和混凝土制成的桶中。

尤卡山项目的延误和停滞，给“深度孤立”这样的公司创造了机会，这些公司仅通过“替代性解决方案”的空口承诺就可从中获利。

2.

钻孔商业模式

通过承诺会简化核废料处理过程，“深度隔离”已经获得超过1400 万美元风险投资。为避免核电站将核废料运送到2000 英里外的集中储存库，该公司设想将核废料就地埋在每个发电厂水平地下孔中。

尽管需要数百个深孔来存放乏燃料，但相对于尤卡山项目，这种方案还算便宜的。

“深度隔离”表示，钻一个孔成本最少200 万美元，该方法还同时会解决更多的废物临时储存、运输和大量建筑工人雇佣问题。面对少量大容量储存设施的经济性问题，该公司将其方法推广为“模块化”，并努力通过完成一个通用钻孔获得的收入，供应后续钻孔的开支。

这些看似优秀的财务数据背后，似乎伴随着一个无可争辩的安全“事实”。

与尤卡山储存库不同，钻孔位于地下水位以下，600 米到2 公里深度的沉积岩地层中。处置区将由页岩岩层组成，或由页岩岩层覆盖，页岩岩层中含有韧性粘土矿物，可修复任何裂缝，避免出现泄露问题。

前期通过简单的测量——如对天然氯同位素的分析——表明，这些地层中的水有数百万年的历史。“深度隔离”希望相关投资人相信，该系统是不可渗透的，对附近水层的污染同样微乎其微。

3.

设计严密？

早在“深度隔离”宣布遭到黑客攻击之前，美国能源部就在上世纪80 年代表示，在深度达10 公里的“深钻孔”中处置核废料，并不一定能够替代地下储存库。

在接下来的几年里，美国核废物技术审查委员会（US Waste Board ）、美国核管理委员会（US ）以及瑞典、英国和加拿大的废物管理组织审查了“浅钻孔”的概念——安放深度在3 到5 公里之间。与能源部的研究类似，这些审查得出的结论是，钻孔处置需要数十年的研究、设计和开发，即使最后成功了，也不能保证其安全边际优于位置良好的地质储存库。

我和几位同事最近进行的一项研究发现，在深度约为2 公里或更浅的深度上，“深度隔离”会出现各种问题，实际上，合适的钻孔处理场十分稀缺。

由于现代钻井技术对孔直径有很多限制，因此钻孔面临着许多难题。特定位置的地质变量决定了精确钻孔的几何结构，较深的钻孔通常需要较小的直径。这种限制，既影响到核燃料屏障系统，也影响处置场地质特征的描述。

为了容纳对角线30 厘米的容器，“深度隔离”的曲面钻孔直径必须大于40 厘米。由于超过了22 厘米的油气开采标准，“深部隔离”钻井方案的技术可行性仍不清楚。但如果可行的话，直径40 厘米的钻孔，就要把筒壁的厚度限制在1 厘米左右。而深埋储存库的乏燃料罐壁厚超过5 厘米，薄壁罐将对现场操作的工人产生安全风险。罐体破裂，工人可能暴露在放射性物质中，同时周围环境也会遭受难以估量的伤害。

例如，乏燃料发出的伽玛辐射可以穿透罐壁，照射到操作人员。深埋储存库的罐厚壁可以阻挡大部分辐射，可以说，孔中附带的薄壁罐屏蔽能力基本可以忽略不计。

罐数量增多将带来更多的挑战。矿山储存库的滤罐设计容量至少为四个乏燃料组件，而钻孔滤罐每个仅包含一个组件。可以说，将数十万个脆弱的罐子安全放入数百个狭窄的钻孔中非常棘手，罐体被刺穿或卡住的风险非常高。

如果这种方法确实能够能改善乏燃料存储的财务和长期安全忧虑现状，那么投资“深部隔离”——包括钻探、屏蔽和碳罐安放相关的研究、设计和开发——可能是合理的。但是，薄壁与厚壁相比，更容易遭受腐蚀，不能保证长期安全。

矿井存储设计包含一系列工程和自然屏障，可以延迟或阻止放射性核素释放到地下水系统和生物圈中，但深孔贮藏完全依赖于地质屏障。因此，钻孔开发商必须编制一份安全大纲，使监管机构和公众相信，在100 万年的监管期内，其处置场周围的地质环境可以隔离放射性物质。这就需要在每个处置场进行深入的取样分析，显然，其所宣称的模块化、易复制性变得困难重重。

而且不应只调查一个或少数处置场，所有的处置钻孔必须彻底调查清楚，必须达到最高水准的稳定性，即岩基本身能够补偿工程屏障系统。

4.

与不确定性作斗争

减少长期不确定性是获得乏燃料储存库项目公众支持的必要条件。

几十年来，开采储存库项目采取的是分阶段的方法，包括确定地下水与安置废物的地质变量相关的不确定性。

初始阶段：在几个地点收集和分析地质样品的；

临时监测阶段：进行常规测量以获取这些结果的可变性；

施工阶段：允许工作人员在岩洞内验证早期阶段所作设想。

相比之下，深孔模型依赖于快速定位、钻孔、废物放置和封闭深孔，几乎没有现场监测的工序。现场监测可以让科学家、监管人员或公众了解进入岩穴的途径，评估储存库在地质上是否能保持千年的稳定。

5.

目前最行之有效的方法

“深度隔离”对“深孔贮藏”的表述和宣传，使用了相当多的硅谷流行语，显然是针对众筹网站上的新手投资者。

长期以来，核废料专家一直强调核废料存储要依靠成熟的技术。原因很简单，如果出现一个恶毒的独裁者掌权？或者，一场流行病使全球经济陷入瘫痪呢？

最后，矿山存储可能仍然是最好的办法。

尤卡山核废料处置库地下封存隧道的细节示意图（图源：网络）

在瑞典、芬兰、瑞士、法国、加拿大，中国和俄罗斯，一些可靠的存储库技术正在不断发展。

与其过早地投入某一地点（如尤卡山项目）或寻求不可行的“替代解决方案”，美国最好将这些国际首创设计中的一个或多个规模化，以容纳国内大量的乏燃料。

只有通过将这些技术解决方案与专家委员会提出的体制改革相结合，美国才最终可能找到存放核废料的地方。