美国毒性最大、数量最多的核废料——2.08亿升——位于华盛顿州东南部汉福特遗址（核预留地）的地下衰变储罐中。这些废料是从二战中期曼哈顿计划发明第一颗核武器开始积累的，一直到1987年最后一个反应堆关闭。联邦政府目前试图永久安全地储存这些废料数百年——即这里的废物处理和固化厂——遇到了重大障碍，形式为潜在的链式反应、氢气爆炸和金属腐蚀造成的泄漏。而今年二月份披露又有六个储罐正在泄漏，进一步加剧了解决问题的压力。
经过数十年的研究、实验和政治惰性，美国能源部（DoE）于2000年开始在汉福特建造“玻璃化工厂”。其目的是将废物隔离在不锈钢包裹的玻璃原木中，这个过程称为玻璃化（因此得名“玻璃化”），这样废物就不会逸入环境中，除非发生地震或灾难性火灾等自然灾害。但该工厂的进展在去年八月放缓至停滞，当时许多利益相关方承认该工厂的设计可能存在严重的安全风险。作为回应，时任能源部长朱棣文任命了一个专家小组来寻找前进的道路。由于177个地下储罐中有60个已经泄漏，并且所有储罐的泄漏风险都在增加，因此解决这个问题迫在眉睫。
玻璃化预处理 101：一些棘手的功课
该工厂的建设，目前由能源部承包给贝克特尔国家公司，可能是美国正在进行的最复杂的工程项目。但早在2000年，能源部和贝克特尔就决定通过在关键结构和工艺在与全面运营相当的规模上进行设计和适当测试之前就开始建设来节省时间和金钱。俄勒冈州能源部的核材料专家德克·邓宁说，这不是一个好主意。“最不应该省钱的时候是在开始的时候。在开始施工之前，你最好在设计上接近完成。”
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玻璃化项目要求在废物进入预处理设施之前对其进行化学和放射学分析，以将其分离为各种成分，例如铯 137、锶 90 和金属。之后，每个单独的废物流都被导向指定的熔化炉，作为高放射性或低放射性废物。玻璃是通过将沙子与一些添加剂（如硼）混合制成的；废物被搅拌进去，然后将整个混合物熔化，然后倒入钢罐中。玻璃原木凝固后，废物将被捕获，并且应该与环境隔离足够长的时间，以便大部分放射性衰减到安全水平。
低放射性废物罐将永久储存在汉福特。由于计划中的尤卡山地质处置库项目被奥巴马政府停止，高放射性废物罐将被保留在汉福特一个尚未建造的建筑物中。1 月，能源部宣布，它正在开始一项新的“综合管理和处置系统”的工作，该系统将在 2048 年之前提供一个永久的地质处置库。然而，即使从现在起一切顺利，也需要到 2062 年才能将所有废物玻璃化。
对于玻璃化工厂项目工程师和核化学家来说，废物提出了重大挑战。首先，不同储罐中的废物差异很大。佐治亚州萨凡纳河的前核武器设施——也是曼哈顿计划的一部分——多年来一直在成功地将武器废物玻璃化，但那里只使用了一种燃料分离工艺。在汉福特，有九个生产反应堆使用至少六种不同的放射化学工艺制造钚和铀燃料，这些工艺的化学性质因此成分差异很大。废物也是如此。不同储罐的成分存在很大差异，因此需要在废物进入玻璃化工厂之前分批进行化学分析，这也可能需要改变该过程另一端的玻璃配方。
总的来说，这些储罐中包含元素周期表中的所有元素，包括半吨钚、各种铀同位素和至少 44 种其他放射性核素，总共包含约 1.76 亿居里的放射性。据马里兰大学巴尔的摩县的历史学教授凯特·布朗所著的《核乌托邦：核家庭、原子城市以及苏联和美国伟大的钚灾难》一书称，这几乎是切尔诺贝利释放的放射性的两倍。废物也是物理高温的，并且含有大量有毒和腐蚀性化学物质和重金属，这些物质威胁着输送废物的管道和储罐的完整性，增加了泄漏的风险。
废物的物理形态也造成了问题。很难从任何给定的储罐中获取具有代表性的样本，因为废物已沉淀成多层，首先是底部烧结的“硬性沉积物”，上面是一层盐饼，一层粘稠的污泥，然后是液体，最后是液体和顶板之间的顶隙中的气体。大部分放射性存在于固体和污泥中，而大部分体积存在于液体和盐饼中。
顺流而下
所有这些考虑都促成了总体问题，可以用一个词来概括：流动。为了进入玻璃原木阶段，废物必须穿过巨大的储罐和管道迷宫。它必须以足够快的速度移动，以避免管道和过滤器堵塞，并防止固体沉淀。鉴于废物的多相性质，这非常具有挑战性：固体、液体、污泥和气体以不同的方式移动。系统中的废物进料将以“非牛顿浆料”的形式出现，这是一种由许多不同形状、大小和密度的流体和固体组成的混合物。如果固体停止移动，就会出现问题。
首先，有可能聚集足够的钚来引发核链式反应或临界——原子裂变释放大量能量的自持级联反应。即使爆炸没有破坏混凝土安全壳，那也将是一件严重的事件。热浆料可能会通过管道倒流，将问题蔓延到系统的其他部分。废物固体也可能堵塞管道，以及旨在从低放射性废物中捕获最具放射性的成分添加到高放射性流中的离子交换过滤器。
汉福特承包商 URS Corp. 的核和环境安全经理唐娜·布舍说，无论固体堆积在容器、管道还是过滤器中，“这都是我遇到问题的地方。”除非布舍颁发运营许可证，否则玻璃化工厂有缺陷的部件的进一步建设无法进行，她不愿意这样做。她称能源部未能要求贝克特尔公司尽早解决安全问题是“荒谬的”。
第二个爆炸风险可能出现，因为热量和辐射都可以将水分解成氧气和氢气。如果沿着管道和容器没有让氢气排出废物流的地方，那么可能会积聚足够的氢气而发生爆炸。
然后是废物的极端放射性，这对人体直接接触来说太高了。进入玻璃化工厂臭名昭著的“黑室”。这些是 18 个巨大的混凝土外壳，里面布满了较小的不锈钢容器。其想法是在 40 年的时间里，在没有任何人为干预的情况下引导废物通过这些容器，官员们认为这需要 40 年的时间来处理所有废物。做到这一点的唯一方法是确保黑室没有移动部件。但是，由于必须不断搅拌废物以防止有害和放射性固体沉淀，因此该计划要求使用脉冲喷射搅拌器（描述为“火鸡滴管”）来保持固体悬浮。
脉冲喷射搅拌器将废物吸入其垂直管道，然后将其强力喷射回储罐中。不幸的是，它们尚未被证明可以在玻璃化工厂所需规模上提供足够的混合。然而，它们确实对浆料施加了足够的力，使固体磨损储罐和管道的不锈钢，使其弱化到足以产生泄漏的风险。除了这种腐蚀外，还可能发生化学腐蚀。为白宫提供建议的国防核安全委员会称这些问题为“拦路虎”。
“该工厂目前的设计方式带来了不可接受的风险。能源部现在承认这一点，”监督组织汉福特挑战执行主任汤姆·卡彭特说。去年 12 月，美国政府问责局发布了一份关于玻璃化工厂未解决的安全问题的高度批判性分析。
关于安全风险的争议也引发了几位汉福特高级官员的公开抗议。首席项目工程师加里·布伦森于 1 月辞职。布舍和前任副首席工艺工程师沃尔特·塔莫赛蒂斯提出了举报人投诉，声称他们对安全的担忧被贝克特尔压制。（贝克特尔拒绝接受本次故事的采访，理由是与朱棣文专家小组签署了保密协议。）
但是，美国能源部（DoE）负责玻璃化工厂的高级技术权威，同时也是朱棣文专家组成员的兰登·霍尔顿（Langdon Holton）认为，该项目的问题是技术难题，而不是无能或傲慢所导致的不可解决的后果。他还认为，尽管目前的风险是真实存在的，但它们发生的可能性不大，即使发生，其影响程度也会很低。例如，他说，“你必须让一个容器半年不进行混合”，才会有足够的氢气积累以引发显著的爆炸。“我是否担心我们无法解决这些问题？不，但确实需要一些时间，”他补充道。（据霍尔顿说，朱棣文的专家组预计不会发布正式报告。）
时间可能有限。177个储罐建于1943年至1986年之间，大多数的设计寿命只有大约20年，现在正在衰败；最近一次统计，已经有6个储罐发生泄漏。玻璃化工厂原本应该在2007年开始运行，现在预计在2022年开始运行。其最初的预算为43亿美元，现在估计为134亿美元。没有人建议放弃该项目，然而，在没有对工厂的安全运行充满信心的前提下继续推进也不是一个真正的选择。许多汉福德观察人士说，真正的问题是这个国家是否愿意为把事情做对而付出代价。
布施（Busche）坚决认为，在计划进一步推进之前，必须解决安全问题。“我们必须在所有系统中投入的稳健程度取决于废物本身，”她说。“这是持续不断的馈赠，直到它变成玻璃原木。”