图： 核废料处理场内部图

图：工人在底下处理场内部

丝兰山位于拉斯维加斯附近，是联邦政府努力了22年要在此建立核废料仓库的地方。就在巴拉克奥巴马总统终止丝兰山计划的两周后，地理学家及化学家詹姆斯L康卡，就带着他的主意来到了华盛顿。

康卡曾经在新墨西哥州被任命负责监控一个联邦核处理场的周围环境。那里负责存放防卫时使用的元素钚。别人在那里看到的都是问题，而他看到的是机遇。

关于核废料的长久斗争催生出大量的研究和意见，包括许多的法律方面争论和结果：一个标有“二叠纪岩盐”的塑料袋里装着来自卡尔斯堡外沙漠下2150英尺的水晶矿。新墨西哥州立大学，卡尔斯堡环境监测和研究中心主管康卡，兴奋地扔掉这个小袋子，告诉收件人要举着水晶朝着阳光看，看这半透明的盐，就像在对光检查个鸡蛋。

在这矿石中有些微水泡——地理学家称作内含物——已经被包含了2亿2千500万年了，这是曾经的海洋的痕迹。他们看起来有点像吉露果子露里的气泡。含有物表明水，废料扩散的矢量，能够在岩石中移动多快。既然这样，康卡说，这条时间线是令人振奋的。盐分会自然地慢慢渗进任何的裂缝当中，而水分截留了下来。他说：“渗透性不是低，而是为零”。当把废料存放在一个地方，而这个地方会在未来100万年都很危险的时候——例如，把废料存放在丝兰山——“你找不到比这更好的物质了”，拒他观察。

康卡的观点却没有得到新墨西哥州选举官员的赞同——如果是这样，那这种争论将已经结束。但这也提示了，只要核废料问题不解决，就会有大量的合理的备选解决方案。有的，例如卡尔斯堡，类似于丝兰山，但地理位置不同——选择了块僻静的地方埋废料。其他的依赖于越来越复杂的循环计划。但是直到选举官员贯彻一个替代计划——一个过程，如果丝兰计划可以作为指导，将执行数十年——废料将在全国131个存放点逐渐衰退。

图：丝兰山核废料处理场结构图示 包括处理场 管道 存储罐

瓦解

推迟并不完全是件坏事情。至少，截止到目前为止，暂时存放在发电厂的废料已经列入清单并妥善管理。它并没有像田纳西谷发电站在08年12月发生的10亿加仑煤废料倾泻事件那样，从存储池中倾泻出来。它也不像二氧化碳那样，扩散到空气当中，引起类似于白血病一样的气候疾病。然而，它会积累并且扩散，在某些时候，甚至比产生它的反应堆扩散的时间还长。关于废料的争论由来已久，目前有10个“孤儿”存放点，即放射性陵墓。那里曾经是发电站，但现在仍有废料存在。

技术上来说，“废料”这个词并不确切，用来描述将要埋放的大多数材料应当是“失去效能的核燃料”。民用物质也开始作为混合燃料——一小捆外包薄膜的金属管，内填充橡皮擦大小的铀氧化物做成的陶瓷小球。由于不含有自由中子，这种铀及其稳定。发电厂的技师在对新鲜燃料进行操作时只带副白色手套——手套是用来保护燃料的，而非工人。

在燃料到位后，它会倒入一个圆形的反应堆容器的最外侧区域，而这个容器将被密封一到两年。然后，打开容器，去除最内侧，最陈旧的燃料，中心换入最新的燃料。通常，燃料会在容器内经历3次循环，这大概要持续3到6年。

当混合燃料倒出的时候，高放射性产物例如锶90和铯137会产生上万瓦特的热量。如果这些混合依靠空气降温，核废料周围的金属会融化掉，甚至燃烧。所以，这些混合废料要浸泡在一个废料池底。这是个钢筋混凝土的池子，里面的水极其清澈，即使是一滴非蒸馏水也会污染它。尽管这些裂变产物燃烧时很热，但也十分迅速。他们的半衰期——一半材料变成更稳定的物质并释放辐射的时间——只需要几年。在第一年，释放出的热量就会降低99%。当燃料使用了5年的时候，热量会再继续降低，当燃料使用了10年的时候，热量会再降低40%。

几年以后，这些废料棒不再需要存放在水里。他们会套上钢套，然后排水，干燥，压入惰性气体，然后密封。这些钢套会放入巨大的混凝土桶中，存放到反应堆附近的存放点。在混凝土和钢筋的筒仓内部，燃料释放出极少的热量，周围的空气就可以将它冷却。

长期的挑战是如何处理锕元素，这是铀吸收中子但没有裂变而产生的产物。这些物质的半衰期可达成千上万年。能源部起初证明丝兰山在1万年内是安全的，然而，最高放射辐射将持续30万年。对手抓住了这一分歧，在04年美国地方法院要求能源部证明废料可以安全存放100万年。

从科学家的角度，丝兰山永远不会是首选。它是座火山结构，于1987年，被当时美国参议院最好的地理学家选作首选。在政客们插手之前，为了加速选举过程并保证废料不会泄露到其它地方，丝兰山与德克萨斯和华盛顿并列入一份可行选址名单中。能源部及其前身部门把这些选址放入名单中是为了实现他们的科学承诺，一部分也是出于方便考虑——丝兰山已经是联邦政府所拥有的区域，并且毗邻一个核武器测试点。

丝兰山从竞争中败北也是出于相同的原因：政治。1987年，议院发言人是个德克萨斯人，吉姆怀特，而且当时的副总统乔治布什也来自德克萨斯州。议院的主要首脑是来自华盛顿州的汤姆福勒，第一任参议员是来自内华达州的亨利雷德。华盛顿和德克萨斯州从名单上消失了。现在雷德是主要首脑，并且总统赢得了内华达州4个选举席位一部分原因，是许诺要重新考虑核废料的选址问题。地质政治已经发生了改变。

对于竞争的选址进行一次纯科学性的评估也许会找到更好的解决方式。“从某种意义上说，尤其是从地质角度来说，盐是个不错的选择”，爱立森M马克法兰这样说。她是位地质化学家，任乔治梅森大学环境科学与政策学院的副教授，并多次提名候补核调整委员会委员。但她同时也指出，如果盐受热，那么水质的内含物就会集合起来向热源处流。所以埋失去效能的废料需要等待热废料降点温——这大约要到这个世纪的后半叶。

马克法兰还在2007年7月，出力组织了名为“美国高层核废料处理B计划”的会议。这次会议基本证明了B计划根本不存在。她说，美国能找到其他解决方法，只要采用更公开，公平的选址过程——换句话说，只要选择不是由政客作出的。

图：丝兰山下核废料处理场

B计划

从未料想过会用到B计划。1982年的核废料政策法明确指出使用者要将反应堆释放出每千瓦时能量的十分之一付给政府管理的核废料信托基金。而反过来，政府则同意帮助选址埋放废料。能源部强迫使用者签署合同，并承诺于1998年1月开始交付。

在奥巴马总统提交2010年预算之前，丝兰山的资金已经削减到1亿9千7百万，官方的开始日期定到2017年。有部门估算，到2017年，使用者会损失70亿美元。这可能是世界上数目最大的滞纳金。每拖延一年，价格就会增长5亿美元。如果科学和工程能够结合起来，那么这种结合值得花大量的金钱。

另一种解决方式始于30年前的一个决定。大约95.6%的来自于核反应堆废料在原燃料中是相同的铀氧化物。剩下的废料由热核裂变产物（3.4%）和长期的锕元素例如钚（1%）。在核反应初期，该计划是要循环铀和钚转化为新燃料，去除掉短期的裂变产物。理论上说，这将把废料的量减少90%。但是在1976年，当时的总统格纳德福特禁止这种循环。并且他的继任者，吉米卡特，前核海军官员，也同样禁止。原因是这回带来潜在的危险——钚也可以用于制造炸弹，所以循环技术一旦落入第三世界国家手里将会非常危险。（对经济学也十分不利。）

由于福特的决定，美国采用了一种“开放”的燃料循环方式，意味着燃料将进行单向的旅行——从摇篮到坟墓——而非闭合的循环，在闭合的循环中，很多燃料可以进行二次或三次的核反应。这也对关于核的谈话提出了许多问题。几年间，涌现出很多不同的建议。有些人提议把废料发射到太空当中（这是个挑战，一方面由于其重量，另一方面源于其发射运载火箭的成功率）。还有人建议把废料埋在地质板块交界处，让它经历无数年代成为地球的覆盖物。

相反，地球却装满了废料池，而后是干燥的桶，最后变成了钢筋水凝土贮仓。尽管干燥桶储仓方法看起来是个不稳定且并非首选解决方案，但也有很多可圈可点之处。除非出现在废料池中金属套脱落的这类事故，基本上不会出错。恐怖袭击毫无疑问可以击破这个桶，但里面的材料是固体的，并不会被移走。即使是配备有火箭推进手榴弹的恐怖组织，也会袭击更具破坏性的目标，而不是干燥桶。

存储的地点也并不是人们最关心的。“对于本世纪的后期，我们现有的核电站有足够的能力， 或者有一定的空间能够存放废料”。莱维斯詹姆斯这样说，他是电能研究所下属能源技术评估中心的主管。该机构位于加州的帕罗奥多。他还进一步说“你甚至可以生活在未掩埋废料仓旁边一段时间。我们总是谈论大量的废料，而真正的废料却很小”。（根据国家原子能机构，1000兆瓦特的核反应堆能每年产生33吨废料——足够填满一个大型装载卡车）他说，当我们面对全球变暖的威胁时，放弃核能的方法是错误的——因为核能在产生废料的基础上，不产生温室气体。

此外，废料是个在改变的物质。它储存的时间越长，衰减的物质越多，就越容易处理。尽管现有的联邦法律是根据废料的吨数来评估丝兰山的能力，但真正起限制作用的是热量。如果燃料足够热，并且靠近地下水，那么它就能产生水蒸气，并使岩石断裂。这回加速废料泄露的速度。燃料越陈旧，释放的热量就越少，所需要的贮藏库就越小。（换句话说， 需要的贮藏库的数量就越少——截止到2017年，美国所有的废料数量将远超过法律所规定的丝兰山的存储能力。）

因此，干燥桶式的存储方式已由最初的短期解决办法变为可行的中期解决方案。现有的反应堆是基于“对废料解决有充分信心”的前提的。这就是说，即使现在没有存储仓，但我们有理由相信，到了2025年就会有一个的。由于选址尚未确定，能源调整委员会将起草新的说辞。他们宣称核废料可以以桶装的形式存放在反应堆数十年，而不对环境造成影响，直到其能够被掩埋掉为止。这种改变对于建造新的反应堆来说更加容易了，因为不需要考虑解决废料的长期计划了。

并不是每个人都这么乐观的。能源与环境研究所的反核组织主席，阿金马卡佳尼，在今年的早些时候曾向委员会提交过反对的文件。他认为，假设掩埋地有一天可以成为现实的想法是不负责任的。他写到，对于“合理保障”的科学解释既需要物理证据证明这样的（长期存储）设施存在，还要证明用现有的技术可以建造这样的设施。他还认为，现在没有有效的设施模型能后证明废料可以隔离存放成千上万年。

其他人反对长期将废料存放在地表。当然核能工业希望政府把废料放在地下，看不见的地方，甚至彻底忘掉。把这些东西放在地表，意味着把难题踢给了下一代。马克法兰说“这是在逃避，我们应当致力于找出个解决方案”。地表存放意味着由制度来控制，“我们无法保证100年后的政府是怎样的，甚至无法保证政府是否存在。”

图：包有核废料的钢套内部结构

加速衰退

这是另一种选择：加速衰变链。尽管美国在20世纪70年代反对核循环之类的设施，但是能循环利用的不止钚元素，它只是众多锕系元素之一。更广泛的解决方式是技术等级的变质：使用新反应堆来破坏锕系元素（见《更明智地使用核废料》，威廉H汉南，格纳德E马士，乔治S斯坦福； 美国科学， 2005年第12期）。

电可以催生出“加速反应堆”，用高能中子破坏掉锕系元素。该高能中子在现有的反应堆中起支撑链式反应的作用，只是速度加快了。通用电器日立全球核能高级副总裁，利萨普莱斯说，“它能将废料体积减少90%，将半衰期缩减到1000年以内，而不是原来的成千上万年。这能改变长期处理场的特点。”（该计算是基于循环使用铀的前提的，但这在传统反应堆中中是很难实现的。）

但这种新方法需要每3到4个反应堆就建造个新的更快速的反应堆，在30年前对于核工业来说，建造此类反应堆是项很大的挑战。争论的焦点之一是此类反应堆造价太高——一座由液体钠而非水冷却的快速反应堆，加之高级的设计，预计造价将超过同等规模的传统反应堆10亿到20亿美金。在布什政府执政期间，民主党在国会冻结了对快速反应堆的资金支持。而奥巴马似乎并不赞同这一举措。

最终丝兰山计划又提上日程了。“有39个州有高级废料——包含民用核废料，海军核废料及国防部计划高级废料”，爱德华F史波特这样说，他在布什执政期间的2年半时间里任能源部官员，主管丝兰山计划。所有的废料“都计划送往丝兰山，而且没有其他地方可送”。他和其他人认为，奥巴马总统和参议员雷德有政治权力冻结资金，但是没有能力改变1987年对核废料政策法案的修正。该法案将丝兰山作为唯一的选址目标。并且如果国会就选址问题继续争论的话，每个人都知道他们所在的州将参与到竞争其中。”