深孔处理核废料

据最新研究证实，全世界对深孔核废料处置越来越感兴趣。

1、深孔处置

垂直和水平钻孔的截面图(图源：Deep Isolation)

对于乏核燃料和高放射性废料的处理，深孔处置方式提供了一种可扩展、模块化和经济的选择。 这对于核废料库存较少的国家尤其有用，因为这些国家不想承担乏燃料储存库的高安全成本。

去年，深度隔离公司(Deep Isolation)对美洲、欧洲和亚太地区18个国家相关人员观点进行了一项研究，以确定人们对核废料深孔储存库的看法。 接受调查的人均同意一点，如果想更深入了解此解决方案，需要进行端到端技术演示。

这项研究在3月份的核废料管理研讨会上进行了全面介绍，其依据是对监管、政策和废物管理组织成员的采访和调查。

大多数被调查者表示，他们认为钻孔可能会在未来核废料处置中发挥重要作用。

他们提到了选择和灵活性的好处，与集中挖掘的乏燃料存储库相比，钻孔的物理影响更小，成本和时间都节省了。

在欧洲，欧盟绿色投资组织要求，要进行该项计划，核废料和退役资金必须到位，并且必须有处理低水平和中等水平废物的运营设施，并制定计划，在2050年之前运营高水平废物处理设施。

与开采乏燃料存储库相比，能够在更短的时间内部署钻孔存储库，可能会使该选项更具吸引力。

如果需要的话，深孔处置也可能与开采的乏燃料储存库位于同一位置。

2、研究过程

国际相关人员对乏燃料和放射性废物深孔处置的国际展望。
问题：我认为(在全球范围内)深孔处置可能在确保乏核燃料和其他形式的高放射性废物的安全地质处置方面发挥重要作用。

目标研究小组负责高放射性废物处置的地质处置，他们的选择来自：国家政府决策者;废物管理组织;核能和环境监管机构;影响国家政策的国际机构;大学研究人员;专注于放射性废物处理的国家实验室和其他研究机构。

在这项研究中，37人完成了一项在线调查，其中10人还进行了深度访谈。另外两名受试者仅完成了面谈。

这项研究是由深度隔离公司和谢菲尔德大学的尼尔·查普曼(Neil Chapman)教授合作进行，查普曼是放射性废物地质处置方面的专家，在国际核工业的环境、战略和废物管理方面拥有40年的经验。

查普曼说：“多年来，人们对深孔处置在国家核废物管理计划中的潜在作用进行了大量评论，这项工作终于让人们了解了广泛的政策和决策者的真实想法。” 他说：“人们普遍认为(深孔处置)可以纳入一套安全的处理方案，大大提高战略和经济灵活性。应该鼓励各国现在团结起来，支持一个早期的多国示范项目。随着世界越来越接近低碳核能的未来，这一点变得越来越重要。”

3、深孔处置益处

国际相关人员对乏燃料和放射性废物深孔处置的国际展望。
关于少量核废物(即单一核电厂的乏燃料和/或玻璃化高放废物)深孔适用性的意见。

调查参与者被问及他们认为深孔处置的关键潜在机会和益处，以及有待解决的政策、监管、技术、运营和社会挑战。

说到益处，74%的受访者倾向于同意或强烈同意深孔处置，在确保高放射性废物的安全地质处置方面发挥潜在作用。

被调查者强调的益处包括：增加了选择和选址的灵活性，包括与传统处置库相比，减少了物理影响;国家废物处理计划会降低成本;从社区同意的角度来看，具有潜在吸引力的特征;以及在监管过程中实现规模经济的潜力。

深度隔离公司的钻孔设计，选址灵活性很强，因为它们利用定向钻井和地质导向技术，将处置容器垂直、倾斜或水平放置在稳定岩层中。

绝大多数接受采访的人表示，钻孔可能适合或非常适合存放乏燃料的小型废物库存，例如研究反应堆的燃料，以及可在核电站或其附近处置的玻璃化高放废物。

美国最大的核废物处理厂，将高放射性废物固定在玻璃中，以便安全长期储存。

最近的两项深度隔离研究已经有了一些实例，一项是由挪威核退役管理局(NND)委托，代表欧洲储备库开发组织(ERDO)的一些国家进行，另一项是斯洛文尼亚核退役管理局(ARAO)进行。

12月发表的NND研究发现，深孔处置是“处理ERDO高热量废物的可行且成本效益高的选择”——它可以处理克罗地亚、丹麦、荷兰、挪威和斯洛文尼亚五个欧洲国家临时储存的高放废物和长寿命中放废物的100%。

据估计，深孔存储库的成本将是传统乏燃料存储库成本的三分之一到一半。

ARAO的研究发现，深孔处置为斯洛文尼亚TRIGAⅡ研究堆的乏燃料提供了一种安全、经济的解决方案，最具成本效益的方法是为TRIGA Ⅱ反应堆和Krško核电站的燃料建造一个深孔处置库。

但钻孔处置不仅仅是乏燃料和放射性废物库存较少的国家的一种选择。超过一半的受访者认为，至少在某种程度上，它可能适合管理小型和大型库存。

4、深钻孔的挑战

深度隔离公司的钻孔技术假想图。

调查参与者被要求评估26个可能需要克服的潜在挑战。 其中一些被认为是重要的，包括：更详细地演示和记录操作过程和安全案例;缺乏关于将钻孔作为处置设计的社会态度的证据;以及在国际层面上，证明深孔安全案例所需要求的政策或监管清晰程度。

80%的被调查者同意或强烈同意，在将该技术作为许可处置方法实施之前，需要对其进行更彻底的端到端演示;76%的人认为，该方法的操作和关闭后安全案例不太成熟。

近一半的受访者表示，他们不知道深孔处置是否会带来提高社区接受度的好处。

一些人认为钻孔可能更容易看到，但由于社会对不同形式地质处置的态度尚未得到充分研究，因此无法更明确地看到。

“这里的问题是关于对科学的信任，对地质学家的信任。”一位受访者说。

另一位说，社区成员可能更容易理解钻孔的简单结构，而不像需要大量工人和设备的复杂乏燃料储存库作业。

其中一人说，在更大深度增加安全性，接受度更高，因为它不会那么容易受到构造事件的影响。

大多数(80%)利益相关者表示，他们希望看到在钻孔处理方面加强国际合作，最重要的是进行全面(非放射性)演示。

5、展示深孔技术的技术成熟度

深度隔离公司CEO伊丽莎白·穆勒(Elizabeth Muller)和首席技术官理查德·穆勒(Richard Muller)在德克萨斯州参加2019年的技术示范活动。

深孔技术的各个方面仍需达到工业规模部署所需的成熟度。

深度隔离公司最近完成了第一次初步的技术准备水平评估。总的来说，它得出的结论是，地面乏核燃料处理是最成熟的工业技术流程，证明钻孔稳定性和储存容器安放是技术发展规划的最高优先事项。

目前尚不清楚封闭前监测、容器回收和钻孔密封等过程是否需要额外的开发和演示，因为这取决于仍在开发的监管和基于风险的工程要求。

深度隔离公司同意研究参与者的观点，即端到端的演示应该是首要任务。

2019年德克萨斯州深度隔离公司技术示范。

2019年，该公司完成了一次成功的可回收性演示，在德克萨斯州卡梅伦的一个预先存在的钻孔中安放并回收了一个核废物处理容器(内部没有废物)。

该公司致力于在此基础上，与国际社会合作，启动长期合作永久钻孔演示的规划过程。

它希望与行业合作伙伴和政府研究机构合作，组建一个由专家和公民组成的独立、科学驱动的非营利工作组来监督这项工作——这是第一个致力于研究如何利用深孔处置乏核燃料和其他类型的高放射性废物的公私合作伙伴关系。

该项目的目标是以渐进、成本效益高和战略性的方式提高深孔处置的技术准备水平，加快将其作为许可处置技术在全球部署的准备工作。

该设施不会处理放射性材料，可以作为一个中心，参与者可以在这里规划、演示和压力测试处理深隔离容器中乏燃料的端到端流程的每一步，并将其运至深孔进行处置。

该项目将遵循四项关键原则：

1.透明性和包容性监管;

2、社区参与;

3.科学研究;

4.长期、分阶段和优先处置的方法。

正如一名研究参与者总结的那样：“下一个巨大挑战是拥有一个场地或一个测试示范设施，以证明深孔处置方案计划或预期的一切都是可行的，是可以实施的，安全性也可以通过测试来证明，而不仅仅是通过计算。”