英國正計劃大幅擴大其核能力,以減少對碳基化石燃料的依賴。政府計劃在未來幾十年內建造多達八座新反應堆,以期到2050年將電力容量從目前的約8千兆瓦(GW)增加到24GW。這將滿足英國預計能源需求的25%左右,而2020年的這一比例約為16%。
作為將核能力提高三倍的計劃的一部分,正在進行的還有攏為勞斯萊斯開發和生產小型模塊化反應堆(SMR)車隊投資2.1億美元。SMR更便宜,可用于無法容納傳統大型反應堆的地方,因此這將為未來的核電站提供更多選擇。
新的反應堆將不可避免地意味著更多的放射性廢物。據估計,截至2019年,核廢料退役將耗費英國納稅人的成本攏每年30億。我們的絕大多數廢物都存放在地面或近地面的儲存設施中,主要是位于坎布里亞的塞拉菲爾德核廢料場,該場地非常大,擁有一個小鎮的基礎設施。
但地上核儲存不是一個可行的長期計劃鈥攇政府、學者和科學家一致認為,永久性地下處置是滿足安全和環境問題的唯一長期戰略。那么,目前正在制定哪些計劃,這些計劃能否安全交付?
前進的道路
學術和科學機構與政府監管機構進行了數十年的國際合作,以確定最終處置核廢料的可行途徑。以前的想法包括在空間、海洋和板塊匯聚的海底以下處置多余的廢物,但每一個都被擱置起來,因為風險太大。
現在,幾乎每個國家都計劃在一個名為地質處置設施(GDF)的地下高度工程結構中,將放射性廢物與環境隔離開來。一些模型看到GDF在地下1000米處建造,但700米更為現實。這些設施將接收低、中或高放射性核廢物(根據放射性和半衰期分類),并將其安全儲存長達數十萬年。
創建這樣一個設施的過程并不簡單。負責交付GDF的組織,在英國是核廢物服務(NWS),不僅必須克服巨大的環境和技術問題,還必須贏得公眾的支持。
所有GDF看起來都一樣嗎?
盡管存在通用設計概念,但每個GDF將根據廢物庫存的大小和構成以及安裝位置的地質情況,具有獨特的方面。每個國家都將在監管機構和公眾的監督下,根據各自的需要調整其GDF。
然而,支撐所有GDF的將是所謂的多屏障概念。這結合了人造屏障和自然屏障,將核廢料與環境隔離開來,并允許其穩定衰變。
在這樣一個系統中儲存高放廢物的系統將從反應堆的乏核燃料棒開始。首先,將回收任何仍可用于未來反應的鈾和钚。然后,將殘余廢物干燥并分散到主玻璃中,因為玻璃堅韌、耐地下水且耐輻射,所以使用主玻璃。然后將熔融的玻璃倒入金屬容器中并固化,這樣就有兩層保護層。
然后,這些包裝好的廢物將被粘土或水泥回填所包圍,以密封開挖的巖石空洞和地下隧道結構。數百米的巖石本身將作為最后一層防護層。
英國的項目進展如何?
英國GDF計劃正處于早期階段。選址過程采用的是所謂的志愿服務方法,在這種方法中,社區可以提出自己作為設施的潛在所在地。目前,已經成立了一個工作組(林肯郡的Theddlethorpe)和三個社區伙伴關系(坎布里亞的Allerdale、Mid Copeland和South Copeland)。雖然工作組處于選址過程的早期階段,但社區伙伴關系的下一步是開始更廣泛的地質調查,然后鉆探鉆孔以評估下伏巖石。
公眾支持是整個GDF計劃的基礎。雖然一些國家可能會采取更嚴厲的方式,不顧公眾的支持選擇一個地點,但英國GDF的使命以社區和利益相關者的參與為核心。
為什么居民會自愿?這是一個100多年的項目,需要很多人在附近工作。在社區伙伴關系階段,投資高達攏預計每個社區每年將有250萬人。
英國的項目在某種程度上落后于某些其他國家。世界領先的是芬蘭,它幾乎在赫爾辛基以西幾百公里的Onkalo完成了世界上第一個GDF。美國、瑞典和法國也選擇了GDF的首選網站。
英國政府計劃在未來15年內確定一個合適的地點鈥?0年,之后可以開始施工。從選址到關閉和密封第一個英國GDF的時間跨度為100年,使其成為英國有史以來最大的基礎設施項目。交付GDF的技術已經就緒;剩下的就是找到一個有著合適地質條件的自愿社區。
還有別的辦法嗎?
國際上的科學共識是,GDF方法是永久處置核廢料的最具技術可行性的方法。Onkalo是世界的一個例子,科學合作和與公眾的公開接觸可以使核廢料的安全處置成為可能。
另一種受到關注的方法是深孔處理(DBD)概念。從表面上看,這與GDF方法沒有太大區別;鉆探比GDF深得多的鉆孔(可達幾公里),并在底部放置廢物包。挪威等國正在考慮這種做法。
本文是根據知識共享許可證從對話中重新發布的。閱讀原文。