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堆中使用過，但不再能維持有效裂變反應的核燃料，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