处理过剩武器钚:WIPP的危险和承诺

2014年4月29日|下午3:46
艾德莱曼
核能安全主任

今天,美国国家核安全局(NNSA)发布了人们期待已久的处理过剩武器钚的替代方案研究报告.该报告证实了我在2013年7月提交的一篇论文中所预测的情况:将钚与惰性材料混合,并将其放入废物隔离试验工厂(WIPP)的选择是可行的,技术风险最小,而且(到目前为止)是最便宜的替代方案。尽管最近在WIPP发生的事故导致了放射性污染的释放,UCS仍然认为这个选择是许多坏的选择中最好的,值得充分考虑,只要WIPP承包商实施急需的纠正措施。

美国能源部处理过剩钚的计划——也就是美国政府称其核武器计划不再“需要”的钚——存在重大的政治、技术和经济问题。美国能源部多年来一直在投入资金,将钚转化为用于核反应堆的混合氧化物(MOX)燃料,这一方法的成本激增(超过300亿美元),以至于美国能源部现在说这是“负担不起的”。

然而,美国能源部陷入了困境,因为早在2002年,它就放弃了可能更便宜的替代品的开发工作,把所有的钚蛋都放在了MOX篮子里。维持现状有一个强大的支持者:南卡罗来纳州和乔治亚州的政治建制派。这些不愿吃苦耐劳的保守派对政府援助没有意见——只要是以他们所在州的核福利的形式。

WIPP选项

WIPP网站示意图(点击放大)。(来源:美国能源部)

WIPP网站示意图(点击放大).(来源:美国能源部)

核安全管理局的方案研究审查了在WIPP(新墨西哥州卡尔斯巴德附近盐层的超铀废物地质储存库)处理钚的方案,并估计其成本约为MOX方案的三分之一(不包括已经浪费在MOX项目上的50亿美元)。但即使这种方法也存在问题,最主要的问题是WIPP设施自2月14日以来一直关闭,当时在储存库深处发生了一起至今无法解释的事件,导致低水平的钚和镅释放到环境中。

在美国能源部揭开这一事件的根本原因之前,对WIPP的未来做出任何预测都为时过早,更不用说新任务的可行性了。但是,如果导致泄漏的问题被证明是可以纠正的,如果美国能源部实施了合理防止此类事件再次发生所需的所有改革,那么美国能源部应该认真考虑WIPP关于处理2000年美俄钚管理和处置协定所涵盖的全部34吨钚库存的选择。

为了提供更好的视角,人们应该记住,像WIPP这样的地下储存库发生的事故所造成的最大辐射后果,远远小于像MOX燃料生产厂这样的大规模钚处理设施发生的事故,或者是装载MOX燃料的反应堆发生的福岛式堆芯熔化事故所造成的后果。在能源部最近对WIPP发布的调查报告,它披露了WIPP网站承包商在表现方面的诸多缺陷。但是,并不能保证MOX现场承包商Shaw AREVA MOX Services能够比WIPP承包商更安全地运行MOX工厂。

WIPP的主要目的是对能源部设施产生的放射性废物进行地质处理,这些废物已被相对低水平的某些放射性元素污染,如钚或镅。但美国能源部还在WIPP中掩埋了更多浓缩的钚废料,将其与一种被称为“终止保障材料”或更通俗地说,“星尘”的神秘物质混合,使其含有不到10%的钚。

WIPP的隧道。(来源:美国能源部)

WIPP的隧道。(来源:美国能源部)

WIPP以这种方式处置了大约3公吨钚。但美国能源部没有评估在WIPP处理全部剩余钚的可能性,因为它声称WIPP没有足够的剩余能力来接受这么多额外的材料。可在WIPP处理的超铀废物总量是有限的。

然而,这篇论文是我在2013年7月核材料管理学会会议上发表的我展示了利用WIPP不仅可以处理美俄协议所涵盖的34吨钚,而且还可以处理美国宣布多余的大约20吨钚的很大一部分。这是因为人们设计了一种新的处理装置,可以在每个废料桶中放入更多的钚。美国核安全管理局今天发布的选项研究证实了这一分析。