[这是关于 核能的未来 的深度报告的第 3 部分。]
一个宽 98 英尺、长两英里的沟渠，带有陡峭的 33 英尺深的墙壁，上面布满了磁铁和雷达反射器，将伫立数千年，警告未来的人类不要轻视隐藏在卡尔斯巴德，新墨西哥州外的 废物隔离先导项目 (WIPP) 内的东西。 配上 48 个石头或混凝土制成的 105 吨标记物，上面用七种语言（从英语到纳瓦霍语）以及扭曲成恐怖表情的人脸蚀刻着警告，这个庞大的装置旨在至少存在 10,000 年——是埃及金字塔存在时间的两倍。
但是，即使盐墙向内渗出以掩埋 美国原子武器 的遗产，这个装置中心盐矿中封存的钚对人类的致命性也将至少持续 25 倍的时间。 而 WIPP 只能容纳美国计划在内华达州的尤卡山或某个被指定取代它作为核反应残留物永久储存库的地点储存的核废料的一小部分，尽管是更致命的一小部分。
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内华达州拉斯维加斯的沙漠空间基金会，一个艺术团体，赞助了 一项竞赛，旨在为该地点提出类似的警告系统。 获胜者：转基因丝兰仙人掌，变成钴蓝色，将种植在整个尤卡山遗址——作为对未来文明的警告，警告他们山中要塞内的放射性废物。
但是，怪异的蓝色仙人掌 或沙漠中巨大的巨石可能反而会吸引未来的探险家，而不是驱逐他们——埃及人的警告对阻止现代考古学家几乎没有作用。 已经有人将尤卡山内部隐藏的东西视为一种资源而不是诅咒——毕竟，裂变铀中高达 95% 的能量仍然留在废物中。“大部分能量仍然在乏燃料中，”核能研究所 (NEI) 尤卡山项目主管罗德·麦卡勒姆说，NEI 是一个行业组织。“有了尤卡山，您可以取出[核废料]并 后处理 它。”
孤独的山
1987 年，美国国会通过立法，要求能源部 (DoE) 在当时遥远的 1998 年 2 月之前接收并妥善储存来自全国 104 座核反应堆的 乏燃料。 现在，落后计划 11 年，能源部的主要应对措施——将其深埋在尤卡山内——距离成为永久解决方案还遥遥无期。
能源部在去年 6 月终于向美国核管理委员会 (NRC) 申请了许可证，NRC 是监管美国 核电站 的联邦政府机构，以便在尤卡山建造储存库。 但纳税人每年仍然花费大约 10 亿美元的罚款（由联邦政府支付）来补偿公用事业公司的延误。
根据能源部的数据，美国 核反应堆 每年产生超过 2,000 公吨的放射性废物——其中大部分最终都在现场堆放，因为没有其他地方可以放置它。“当我们在最后一次使用后从堆芯中取出燃料时，我们将其储存在现场的池中。 我们有能力在那里储存多年，”杜克能源公司核开发副总裁布莱恩·多兰说，该公司在南卡罗来纳州运营着三座核电站。 毕竟，储存它所需的空间“非常小”。
事实上，美国核工业总共生产了大约 64,000 公吨（一公吨等于 1.1 美吨）的放射性乏 燃料棒，或者用 NEI 的话说，足以“覆盖一个足球场大约七码深”。 （当然，实际上以这种方式集中燃料棒会引发核链式反应。）
1987 年的措施指定尤卡山——位于拉斯维加斯西北 90 英里（160 公里）处，靠近前核武器试验场的一片沙漠中的火山岩山脉——作为美国 所有乏燃料的永久储存库。 包括环保主义者以及内华达州居民和政界人士在内的批评者指责该地点不合适，原因有很多，最主要的原因是它靠近断层线（地震已经损坏了尤卡山的一些建筑物），以及流经岩石的水最终可能会将放射性废物循环到土壤或饮用水中。
但是联邦政府已经花费了大约 110 亿美元建造一种反向矿井，一个在山腰深处钻出的竖井，用不锈钢覆盖，用于掩埋废物。 根据布什政府在 2008 年的估计，完成储存库至少需要总共 900 亿美元，最早也要到 2017 年才能上线。
这个遥远的目标似乎越来越不可能实现。 内华达州强大的民主党人、参议院多数党领袖哈里·里德是反对在其家乡州储存核废料的主要反对者。 巴拉克·奥巴马总统似乎也同意。 2007 年，时任伊利诺伊州初级参议员的奥巴马在给里德和参议员芭芭拉·博克瑟（加利福尼亚州民主党）的一封信中指出，“尤卡山的选择已经失败，关于这个地点的辩论已经结束，现在是时候开始探索基于可靠科学的安全、长期解决方案的新替代方案了。”
1 月 5 日，里德在一份 声明 中表示，奥巴马“重申了他与我合作以阻止垃圾场永远建成的承诺。”
找到替代方案或弄清楚如何让尤卡山发挥作用——美国已经有如此多的核废料，以至于根据 NRC 的说法，如果尤卡山已经开放，到 2010 年它将被 70,000 公吨的法定限额填满——将占用“我的大量时间和精力”，新任能源部长、物理学家史蒂文·朱在参议院 确认听证会 上作证说。 “我们确实需要一个关于如何长期安全处置这些废物的计划。”
早在 1983 年，能源部就选择了尤卡山以外的其他八个可能的永久储存候选地点，包括路易斯安那州的瓦切里盐丘；密西西比州的里奇顿和柏树溪盐丘；德克萨斯州迪夫史密斯县和斯威舍县的盐床；以及犹他州的戴维斯和薰衣草峡谷；以及华盛顿州汉福德下方的火山玄武岩。 其他建议的替代方案包括将放射性废物埋入海底或将其射入太空。
但是，联邦政府已经花费了二十多年的时间开发尤卡山，使其成为永久储存库最合适的候选地点。 在没有它的情况下，能源部继续向全国各地的各个 核电站 支付罚款，因为没有为其废物提供储存空间——而乏燃料堆积如山。
乏燃料
目前，美国的核设施将乏燃料现场储存在水池或 干式容器 中。“我们的机构公开表示，我们有信心燃料可以在现场的反应堆中安全地储存在水池或干式容器中至少 90 年，”NRC 发言人戴维·麦金太尔说。
发光的 核燃料棒 位于 40 英尺（12 米）深的淡蓝色水下（掺有硼以阻挡杂散中子，即引发核反应的不带电原子粒子），并缓慢衰变十年或更长时间。 据核反应堆制造商西屋电气公司监管事务和标准化副总裁埃德·卡明斯称，新建的反应堆将至少有 18 年的乏燃料储存能力。“最早的工厂预计将于 2015 年投产，因此您将在 2033 年”之前，任何额外的步骤——例如将乏燃料运往储存库——都需要采取。
但是，美国几乎所有的 核电站 都已经耗尽了储存空间，因为这些水池并非设计为长期容器，并且需要保留足够的空间以应对危机，例如堆芯熔毁。 在没有长期解决方案（例如将废物深埋在尤卡山内部）的情况下，核工业转向了所谓的 干式容器储存。
这包括将放射性乏燃料棒浸入氦气或其他惰性气体中，并将它们放入钢制容器中，该容器进一步包裹在混凝土容器中——每个容器的成本约为 100 万美元。 包裹在容器中的燃料棒仍然设法每小时释放大约一毫雷姆的辐射，并将 100 多吨混凝土外壳的外部加热到高达 90 华氏度（32 摄氏度）。
“这些容器排列在混凝土垫上以保持稳定性。 它们基本上是在露天环境中，”NRC 的麦金太尔说。“一般来说，他们将它们放置在反应堆站点的受控区域内，以便在工厂的物理安全保护下受到保护。”
大约 9,000 公吨的乏燃料棒已经储存在大约 900 个这样的容器中——其中大部分垂直储存在混凝土容器中，但有些水平放置在混凝土掩体中。 它们的制造商——如总部位于新泽西州的 Holtec International 和 AREVA 的 Transnuclear, Inc.——以及 NRC 坚持认为，这种干式容器储存将持续至少一个世纪，如果不是更长的时间。“在过去 22 年的使用中，它们的安全记录一直非常出色，”麦金太尔说。“所有迹象都表明它们是安全可靠的。”
但一些环保主义者和其他核电批评者认为，这种干式容器对恐怖分子来说是一个诱人的目标，如果被破坏，对环境来说是一场灾难。 事实上，和平母亲 组织圣路易斯奥比斯波分会已成功起诉 NRC 和电力公司太平洋瓦电公司——迪亚布罗峡谷核电站的所有者——未能考虑到潜在的恐怖袭击的影响，在评估一个新的、拟议的现场干式容器储存区域的环境风险时。
解决方案可能是一个或多个临时储存点，即集中仓库，干式容器可以在那里储存，直到永久储存库开放。 根据 NEI 的说法，爱达荷州、伊利诺伊州、肯塔基州、新墨西哥州、俄亥俄州、南卡罗来纳州、田纳西州和华盛顿州的 11 个社区表示有兴趣成为此类设施的所在地。“它应该位于任何可以选址的地方，并且应该位于自愿地点，”NEI 的麦卡勒姆说。“任何从美国东半部的大多数反应堆到尤卡山的路上。”
回收
1972 年，通用电气公司关闭了伊利诺伊州莫里斯的一栋建筑物，该建筑物本可以为核废料问题提供另一种替代解决方案：后处理。 美国政府最初在南卡罗来纳州巴恩韦尔和纽约州西谷都采用了这项技术——称为 PUREX（钚和铀萃取回收）——从核废料中分离出钚和其他可重复使用的裂变产物。 今天，法国、日本、俄罗斯和英国拥有后处理设施，这些设施通过富集乏燃料棒来提取新鲜燃料——尽管也会产生必须倾倒的放射性废物副产品。
问题在于，这也是各国政府分离出钚用于 核武器 的方式——可能为盗窃创造了一个诱人的目标。“增加安全性的最大障碍之一是后处理厂的扩散，这些工厂产生可用于武器的分离钚，”忧思科学家联盟 (UCS) 的高级工作人员科学家、物理学家埃德温·莱曼说，UCS 是一家倡导健康环境和更安全世界的非营利组织。“我们不认为任何现有或提议的后处理方案可以减轻扩散和核恐怖主义的严重担忧。” 据该组织称，上述国家已经后处理了大约 250 公吨的钚——足以制造 30,000 件核武器。
布什政府通过 2006 年的 全球核能合作伙伴关系 (GNEP) 重燃了对此类后处理的兴趣。 这个能源部计划提议在美国重启核燃料的回收利用，通过建造一个新的后处理厂，这促使通用电气重新开放了伊利诺伊州莫里斯的工厂，其他公司也纷纷效仿。 与此同时，能源部已争取到从澳大利亚到哈萨克斯坦的 21 个国家安全地开发这种后处理技术，在许多情况下，通过将任何未来的乏燃料运往这个拟议的美国设施。
然而，美国国家科学院的研究部门 国家研究委员会 指出，这种后处理是不切实际且昂贵的。 1996 年，它估计后处理现有乏燃料的成本可能超过 1000 亿美元。 十一年后，委员会进一步宣布，应停止 GNEP 下此类技术的研发，因为这笔钱可以更好地用于核能研究的其他领域，例如下一代反应堆。
由于价格昂贵，核电 行业也没有表现出对后处理的太大热情。“这个 GNEP 计划旨在了解是否可以经济地后处理乏燃料，”西屋电气的卡明斯说。“我认为这实际上并不经济。”
科罗拉多州智库基石中心在 2007 年发布的一份报告——公用事业高管、环保主义者、政策制定者和其他专家对核能的分析——也同意这一观点，认为“在可预见的未来，乏燃料的后处理不具有成本效益。”
“商业乏燃料中含有钚，您可以将其视为可以开采裂变材料的矿石，”莱曼指出。 但是“从该矿石中提取钚的成本仍然远高于铀的价格。”
尽管如此，包括爱达荷州、阿贡、洛斯阿拉莫斯和橡树岭国家实验室的研究人员在内的倡导者指出，所谓的 快中子增殖反应堆 的后处理未来，该反应堆使用钚来发电——并在裂变过程中产生更多的钚，这是一种理论上取之不尽用之不竭的能源。“理论上，它可以产生自给自足的能源供应，”莱曼承认。“但在实践中，它从未奏效。”
事实上，日本西海岸敦贺的 快中子增殖反应堆 文殊号在运行略多于一年后于 1995 年关闭，原因是政治反对和运行困难，包括由其液态钠冷却剂泄漏引起的火灾，尽管建造费用超过 60 亿美元。* “增殖堆是难以操作的反应堆，它们是复杂的反应堆，”西屋电气的卡明斯说。“已经建造了一些，但不多。 目前它们只是不经济。”
即使后处理或 快中子增殖堆 可以以低廉且高效的方式工作——消除乏燃料棒作为放射性废物——仍然会有数千吨核废料需要一个永久的家。
其他核废料
美国每年从其核电站产生多达 160,000 立方英尺（4,530 立方米）的放射性物质——当旧核电站退役时，这个数字会急剧上升，例如 1997 年缅因州威斯卡塞特的 缅因州扬基核电站。 从工人的工作服到水过滤器，这种核废物流中的一些废物也不再有地方处置——特别是被评为 B 类和 C 类的高放射性材料，例如反应堆压力容器头。“这些东西只有一个地方可以去，”NEI 的首席健康物理学家拉尔夫·安德森说，“一个深地质储存库”，例如尤卡山。
南卡罗来纳州巴恩韦尔的国家核废料倾倒场于 2008 年 7 月关闭了来自 36 个州核电站的此类废物的运输。 德克萨斯州本月获得州许可证的新垃圾场将仅接受来自该州和佛蒙特州的低水平遗留物，以及犹他州和华盛顿州类似限制的垃圾场。 这也让医院和大学等核产品用户争先恐后地寻找处置放射性残留物的地方。
因此，现在来自东海岸和中西部地区大多数反应堆的废物通常与 干式容器 中的乏燃料一起堆放在现场。 就安全性而言，这是目前能做到的最好的。
“我想把放射性物质储存在哪里？ 某个有武装保安人员和混凝土建筑物的地方，”安德森说。“我们在核电站拥有的是一座用混凝土制成的武装堡垒。”
*勘误表：（2009 年 1 月 29 日）：此句在发布后进行了更改。 它最初声明文殊快中子增殖反应堆使用熔盐冷却剂。 感谢 bhoglund 指出错误。