美國公司展示創新的核廢料鑽孔深層處置概念

出處 World Nuclear News 作者 楊進有 年份 2019/02/11
報告類型 能源新聞 分類 能源新聞 資料時間 2019年2月
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       位於加州Berkeley的一家名為“深層隔離(Deep Isolation, DI)”的私營公司通過鑽孔成功地將一個核廢料原型罐放置在地下數百公尺處,並將其回收。該公司表示為首次的此類測試。
       原型罐內使用鋼棒作為模擬放射性廢棄物的重量,並使用纜線將其垂放至超過2000英尺(610公尺)深的既有鑽孔中,接著使用地下牽引機將其推入400英尺(122公尺)長的水平貯存區。隨後將原型罐釋放,並將纜線收回。幾個小時後,拖拉機被重新放回鑽孔中,於相同位置抓住並取回原型罐,並將它帶回地面。
       包括美國能源部(DOE)、核能、石油與天然氣行業等專業人士、投資者、環保人士以及公民在內的40多名觀察員參與了此次試驗,這是深層隔離公司(DI)的原型廢棄物罐首次公開展示。
       自20世紀50年代以來,於地殼深處以狹窄的垂直鑽孔處置,一直被認為是放射性廢棄物地質隔離的一種選擇。深鑽孔概念已在丹麥、瑞典、瑞士和美國等國得到發展,但尚未得到真正實踐。
        2016年,巴特爾紀念研究所(Battelle Memory Institute)所領導的團隊被美國能源部選中,在北達科他州(North Dakota)的結晶基盤岩層中鑽一個1.6萬英尺(4877公尺)的試驗鑽孔,作為研究利用鑽孔處置核廢料的可行性。同年,國際原子能總署(IAEA)宣佈完成鑽孔處置少量放射性廢棄物的“概念證明”試驗。然而,此種僅能處置少量廢棄物的鑽孔處置概念,通常被認為在處置大量廢棄物時,費用會比開挖的地下處置場昂貴,且鑽孔處置先前被認定是不能回收廢棄物的。
       深層隔離公司(DI)的專利技術利用了石油與天然氣鑽井行業中常見的現成工具和設備之標準鑽井技術。於2018年11月,該公司在一家商業測試廠針對其石油和天然氣鑽探設備、工具和方法進行測試。
        此創新處置概念是將核廢料放入耐腐蝕的容器中,該容器典型直徑為9至13英寸(22-33公分),長度為14英尺(4.3公尺),並將容器置入已穩定了數千萬至數億年的岩層鑽孔中。此鑽孔由垂直的井口鋼質套管部分開始,然後逐漸彎曲,直到接近水平,並有一個輕微的向上傾斜。該水平的“處置區”長達2英里(3.2公里),根據地質情況不同,可位於地表以下數千英尺至2英里之間的任何位置。一旦廢棄物就定位,則用岩石、膨潤土與其他材料密封鑽孔的垂直入口部分及其水平處置的起始部分。
        該公司表示,利用此種方法的主要優點為可以深埋,而且廢棄物可以貯存在地下遠離地下水層的合適的地質構造中。在此種飽含鹽水的岩層中,地下水幾乎停滯不動數百萬年,且不具有商業價值。此外,小直徑鑽孔處置方式對於岩石的擾動比開挖處置場還少。
       深層隔離公司(DI)表示,目前,美國存有8萬噸高放射性核廢料。每一個面對處置挑戰的主要科學小組都得出結論,對未來世代而言,深埋地下才是最安全的解決之道。而鑽孔式處置場可以鑽得更深,減少對岩石的擾動,同時比挖掘式處置場更安全且更便宜。