作者段跃初

在当今全球能源格局中，核能作为一种高效的能源形式，为许多国家提供了重要的电力支持。然而，核能的发展也带来了一个棘手的问题——核废料的处理与储存。美国作为核能利用的大国，在核废料的处理上正面临着前所未有的挑战。目前，美国约90,000吨核废料分散存储于39个州的100多个不同场所，形式和容器各不相同。多年来，美国一直在努力寻找一个安全、永久的核废料处置地点，可这个过程充满了政治、法律和技术上的阻碍，核废料的储存问题至今仍未得到有效解决。

美国核废料主要来源于两个方面：冷战时期核武器制造产生的废料以及核电站发电产生的废料，另外还有少量与医疗治疗相关的放射性废物。核武器制造过程中产生的废料，通常被称为“国防废料”。这些废料是放射性材料化学处理后的残余物，最终会与玻璃融合，倒入不锈钢容器中。这些容器高达10英尺，直径2英尺，装满时重约5000磅 。当下，大部分此类废料存储于地下钢罐中，主要集中在华盛顿州的汉福德和南卡罗来纳州的萨凡纳河，这两个地方都是美国核武器研发的关键地点。在萨凡纳河，部分废料已进行玻璃化处理，但仍有大量尚未处理。并且，这两个地方均出现了放射性废料泄漏至储罐下方土壤的情况，尽管官方称对人类健康无威胁，但目前大部分防止废料泄漏的工作都集中在保护储罐，避免其腐蚀和开裂。

核电站发电产生的废料是美国核废料的主要组成部分，即乏核燃料。在使用前，核燃料是密封在锆管中的氧化铀颗粒，这些颗粒被捆绑在一起。燃料棒束长约12 - 16英尺，直径约5 - 8英寸。在核反应堆中，铀引发的裂变反应释放热量，用于产生热水或蒸汽以驱动涡轮机发电。大约三到五年后，尽管燃料仍具有高放射性，但裂变反应显著减缓，此时乏燃料束会从反应堆中取出，转移至核电站其他位置，放入巨大的水池中冷却。约五年后，燃料束被取出、干燥，密封在焊接的不锈钢罐中。这些罐仍具放射性且温度较高，因此被存储在核电站地面上的混凝土 Vaults中，Vaults设有通风口，确保空气流过罐体能持续冷却。截至2024年12月，美国有超过315,000束乏核燃料棒，以及3800多个置于混凝土Vaults中的干式储存桶，分布在全国各地现有的和以前的核电站。甚至那些已退役和拆除的反应堆，仍有存放放射性废料的混凝土Vaults，由原核电站所属的电力公司负责维护和安保。

美国核废料的储存面临着诸多威胁，其中腐蚀是一大隐患。由于核电站需要水来实现核能到电能的转换以及冷却反应堆，所以它们都建在水源附近。在美国，有九座核电站距离海洋不到两英里，海浪拍打海岸产生的盐雾会对废料容器构成威胁。盐和水颗粒附着在金属表面会引发腐蚀，虽然不锈钢通常具有耐腐蚀性，但在特定情况下，其表面仍可能出现局部凹坑和裂缝。近年来，美国能源部资助了相关研究，结果表明，海边存储的不锈钢罐可能出现凹坑或裂缝。不过，放射性泄漏不仅需要容器腐蚀，还需锆棒及其内部燃料的腐蚀，所以这种腐蚀导致放射性释放的可能性较小。

长期以来，美国一直在寻找核废料的永久处置方案，但始终未能成功。1987年的联邦法律指定内华达州的尤卡山作为核废料的永久处置场所，可政治和法律上的挑战致使建设推迟。2011年，项目资金被国会完全终止，此时该项目几乎尚未启动。当前，美国94座核反应堆分布于54座核电站，持续产生更多放射性废料。由于对化石燃料发电厂排放的担忧以及小型核电站在数据中心和制造业等新应用的可能性，公众和商业对核电的兴趣不断上升，这使得寻找核废料处置地点的任务变得更加紧迫。2025年3月，美国最高法院就寻找国家核废料临时储存地点的相关努力进行了辩论，预计6月底会有裁决，但无论结果如何，寻找永久处置地点的漫长历程可能还会持续很多年。这是因为，一个合适的长期储存地点不仅要在地质上适合储存核废料数千年，还得在政治上获得美国民众的认可。此外，将装满废料的容器通过公路或铁路从全国各地的反应堆运输到最终的永久储存地点，也会面临诸多挑战。

美国核废料的储存现状是一个复杂的问题，涉及历史遗留问题、技术难题、政治博弈和公众接受度等多个方面。尽管目前的储存方式在一定程度上保证了核废料的相对安全，但长期来看，寻找一个永久、可靠的处置方案迫在眉睫。这不仅关系到美国核能产业的可持续发展，也关乎着公众健康和生态环境的长期安全。未来，美国需要在技术创新、政策制定以及公众沟通等方面加大力度，以解决这一长期困扰的难题，避免核废料成为悬在未来头上的“达摩克利斯之剑” 。

参考文献：

Frankel, G. (2025, April 15). How Dangerous Nuclear Waste Is Stored in the U.S. Scientific American. Retrieved from

来源: 科普文讯