把核廢料埋進19億年前的基巖：首座核廢料永久處置庫將在芬蘭運營

如果今天埋下核廢料，10 萬年后可以確保它依然安全嗎？這是一個值得深思的問題。

芬蘭給出了一個答案：將核廢料埋進 19 億年前的基巖中，理論上 10 萬年后仍然安全。

乏燃料是指在核反應(yīng)堆中使用過，但不再能維持有效裂變反應(yīng)的核燃料，主要包括：未裂變的可裂變材料、裂變產(chǎn)物以及超鈾元素。

它不僅是一種高放射性廢物，也是潛在的核資源，人們通常用兩種方案進行處理：一種方案是將其直接作為廢物地質(zhì)處置，例如深鉆孔或地下實驗室；另一種方案則是分離鈾、钚等可裂變材料循環(huán)利用。

根據(jù)國際原子能機構(gòu) 2022 年報告，自 20 世紀 50 年代以來，全球已產(chǎn)生近 40 萬噸乏燃料，其中三分之二仍屬于臨時儲存，剩余三分之一則經(jīng)過復雜的工藝回收再利用。現(xiàn)在，全球絕大多數(shù)的乏燃料暫存在各個反應(yīng)堆的乏燃料池中以及地面上的干式儲存裝置中。

現(xiàn)在，這些核廢物即將迎來“最終歸宿”，全球首個永久乏燃料處置庫 Onkalo（芬蘭語意為“洞穴”）項目預計于數(shù)月后在芬蘭正式運營，運營持續(xù)到 22 世紀 20 年代，屆時將永久封閉。

2004 年，Onkalo 項目的地下處置設(shè)施在芬蘭西海岸開工建設(shè)，項目耗資 10 億歐元（約 12 億美元）。它坐落在奧爾基洛托（Olkiluoto）地區(qū) 430 米深處的基巖中，后者已有近 19 億年歷史，由斷裂帶分隔的巖層組成。

之所以將項目在這里建設(shè)，經(jīng)過了多方面的考量：一方面，這里地理位置優(yōu)越，靠近芬蘭五個核反應(yīng)堆中的三個；另一方面，其混合巖片麻巖基巖兼具高穩(wěn)定性和低地震風險。

并且，與人類環(huán)境或生物圈具有天然的“物理屏障”：距離奧爾基洛托最近的城鎮(zhèn)是大概 15 公里之外的埃烏拉約基（Eurajoki），那里居住著約 9,000 人，許多人在核電站或核設(shè)施工作。

（來源：Posiva）

Posiva 公司負責 Onkalo 項目乏燃料的長期管理，其表示，該項目能夠儲存 6,500 噸乏燃料。其核心思路是，用密封的處置罐將核廢料安全保存在完整且穩(wěn)定的基巖中。這種方案形成了一個閉環(huán)：從巖石中開采出來的鈾，最終又回到了巖石中。

據(jù) Posiva 預計，放射性物質(zhì)需要數(shù)十萬年才能降至正常水平。因此，只有足夠長的時間，才能讓乏燃料對環(huán)境放射性降低到最低。

（來源：資料圖）

乏燃料處理方案采用多重屏障體系：工程封裝、膨潤土緩沖層以及地質(zhì)本身。

具體而言，將密閉的銅罐封裝在 430 米深的處置孔中，這些銅罐耐腐蝕和耐機械磨損性強，Posiva 稱其能夠保持其完整性長達 10 萬年；處置孔內(nèi)還有膨潤土緩沖層，用來隔離人員和環(huán)境；此外，芬蘭的晶質(zhì)基巖穩(wěn)定，為防止放射性物質(zhì)遷移提供了天然屏障。

據(jù) Posiva 官方信息，在設(shè)計安全邊界內(nèi)，這些密封罐能保持完好無損且滴水不漏，無需任何額外的人力維護。

（來源：Posiva）

那么，如何證明 10 萬年安全有效呢？

研究人員利用超級計算機建模分析了最終處置方案，他們模擬了各種極端現(xiàn)象，例如地震、冰川覆蓋甚至未來冰河時代對地殼的擠壓。同時，還對地下水流動、材料腐蝕等進行了長期建模。

根據(jù)評估，即便在極端情況下，泄漏到環(huán)境中的輻射劑量也遠低于安全閾值：在可預見的時期內(nèi)，他們將最終處置對人員造成的年輻射劑量上限設(shè)定為 0.1mSv，而芬蘭人均年有效輻射劑量是 5.9mSv。

也就是說，前者是后者的約 1/60，這意味著核廢料處置的安全標準設(shè)定遠低于人們?nèi)粘Ｊ艿降奶烊惠椛洹?/p>

（來源：Posiva）

目前，全球尚無任何永久性地下商業(yè)核廢料處置設(shè)施投入運營，但已有國家開始行動。除了芬蘭，瑞典在斯德哥爾摩以北約 150 公里的福斯馬克正在建造核廢料處置庫，預計 21 世紀 30 年代末投入使用。法國也有類似的項目，但項目還未開工建設(shè)，已有一些反對的聲音。

美國尚沒有永久處置方案，數(shù)萬噸廢料只能暫存于核電站附近。今年 2 月，美國能源部發(fā)布了一項征求提案，邀請各州自愿承建永久性乏燃料地質(zhì)處置庫，包括新建核反應(yīng)堆、廢物后處理、鈾濃縮和數(shù)據(jù)中心在內(nèi)的一系列設(shè)施。

Onkalo 項目的立場非常明確：不把問題留給后代，且未來百年內(nèi)可取出進行再評估或回收。這一立場的背后，也與芬蘭的政治和社會共識密切相關(guān)。1994 年一項法令明確規(guī)定，芬蘭產(chǎn)生的放射性廢物必須在芬蘭境內(nèi)進行處理、儲存和永久處置。

盡管這個愿景很美好，但也有人提質(zhì)疑的聲音。美國非營利組織憂思科學家聯(lián)盟的核電安全主管 Edwin Lyman 警告說，核廢料的地質(zhì)處置仍然存在一些不確定性因素。他認為，封裝乏燃料的銅罐最終可能會發(fā)生腐蝕。并且，目前科學家對于腐蝕速度未形成共識。

不過，Lyman 也表示，將乏燃料永久儲存在地下深處的方案優(yōu)于“永遠留在地球表面”，因為存放在地面上的核材料“容易遭到破壞”。

盡管存在一定不確定性，但 Onkalo 項目的意義重大。如果核廢料問題得以妥善解決，將有利于進一步拓展核能作為低碳能源的前景。而在全球各國的行動中，芬蘭已經(jīng)率先邁出了第一步。

參考資料：

https://www.pbs.org/newshour/science/this-1-9-billion-year-old-bedrock-will-soon-house-the-worlds-1st-permanent-nuclear-waste-site

https://www.posiva.fi/en/index/news/pressreleasesstockexchangereleases/2026/howcanwebecertainofthelong-termsafetyoffinaldisposal.html

https://www.reuters.com/sustainability/land-use-biodiversity/wanted-volunteers-host-nuclear-waste-forever-2026-02-06

運營/排版：何晨龍