随着全球核电发展，核废料处理问题也日益显现，究竟核废料该如何妥善处理才能确保安全也是全世界关注的难题。近日，在瑞士地下实验室发现一种黏土可抵御放射性废料，为核废料的储存带来希望。

瑞士核废料处理问题

目前，瑞士有五座核电站，但最早的三座核电站——米勒贝格(Mühleberg)、贝茨瑙一号(BeznauI)和贝茨瑙二号(BeznauII)的使用年限被定为60年，它们将分别于2019、2029和2031年停止运行。而退役后核废料的处理问题成为瑞士一个头疼的问题，瑞士联邦能源局估计将有约10万立方米的放射性物质需要进行安全处置。而迄今为止，瑞士的核废料全部存放在位于阿尔高州的特殊地上储存中。

瑞士核电站的地理位置分布

为了长久的安全，必须寻找到合适的深地质处置库对这些放射性废料进行储存。深地质处置是对于核废料的一种隔离处置法。是在深部地质体中建造洞穴，将放射性废物永久隔离的处置方法。包括深部钻孔处置和深部矿山式处置，前者处置深度达数千米，后者一般为300～1500米。处置库围岩包括花岗岩类、黏土岩、凝灰岩和岩盐等，对放射性废物进行深地质处置是一项复杂的系统工程。深地质处置被认为是安全处置高放废物最现实可行的方法。近日，在瑞士泰利山岩石实验室，科学家们在土壤中发现一种特殊的黏土，这种黏土可能有效解除瑞士的核废料问题。

新的黏土给瑞士核废料处理带来希望

泰利山岩石实验室(Mont Terri Rock Laboratory) 位于地下300m。进入该实验室的唯一途径是是通过一条幽深的隧道。如果您有幸参加汝拉州(Jura)圣于尔萨纳(St Ursanne)泰利山岩石实验室(Mont Terri Rock Laboratory)的地下之旅，那么在您下行300米的途中首先注意到的会是四壁渗水、潮湿黝黑的隧道。再往下走一点，隧道四壁突然变得极其干燥。这标志着石灰岩与硬泥岩层的地质过渡，而对泰利山项目的科学家们来说，这就像是挖到了金矿。

这种深灰色的硬泥岩尽管手感很硬，但其地质构成被归为黏土矿物，然而它却与我们平日里所熟知的柔软可塑的黏土截然不同。在1.75亿年前的侏罗纪期间，瑞士尚被浅海覆盖，这种粘土便在此时形成。硬泥岩的英文名来自发现于这个岩层中的一种被称为滑菊石的鹦鹉螺(英)化石，这种螺的壳具有珍珠似的乳白光泽，故有Opalinus Clay(即“乳白黏土”之意)这么个名字。

通往泰利山岩石实验室隧道

令人不可思议的是，仍有少量海水被这个黏土层的细小孔洞困住，未曾蒸发——它无疑是这种岩层能防止液体渗透的佐证。而这也正是科研人员对硬泥岩如此感兴趣的原因：它的透水性极低，几乎滴水不漏，甚至在断裂之后还能自动粘合。这意味着核废料在硬泥岩的环绕下可以被有效封存，从而令周遭的世界免受放射性微粒的侵害。

研究人员在进行实验

“如果这里能行，那么别处也能行”

泰利山岩石实验室本身并非潜在的核废料储存地。不过，该地专用于进行实际规模实验，而这些实验的目的，则是要解决与利用硬泥岩层作放射性废料长期深地质处置相关的所有潜在安全问题以及可行性问题。从该项目积累的知识，将会被用来帮助瑞士及项目的国际合作伙伴在日后选择合适的核废料存放场所。

在泰利山深埋地下的实验室内所做的各种实验，侧重于探索硬泥岩本身的特性，以及为核废料设计安全的密封罐与屏障。比如为了探明岩石遏制放射性微粒的能力，科学家向岩层中注入一定数量的放射性跟踪剂，一年后再测试这些跟踪剂微粒的位移距离。

科研人员还在监控该地区的地震活动，并研究地震活动对粘土所产生的影响。因为在地下储存危险物质，地球板块的活动可能对未来储存场所的稳定性造成实际威胁。

泰利山岩石实验室的地质

泰利山项目总监保罗·波萨尔(Paul Bossart)指出，事实上该岩石实验室确实位于一个地震活动非常频繁的地带，但这其实是件好事，因为“如果这里能行，那么别处也能行”。

在欧洲和瑞士的土地上这种黏土非常普遍，你随便挖个洞都能见到这种黏土，“从日内瓦到圣加仑，你会发现Opalinus黏土。在德国南部发现总面积约10万平方公里的这种黏土，”但在三公里的深度，是不适合建核废料库的，合适的深度为地下400-900米之间。而这有可能是未来冰川形成的地方，所以在一开始就必须考虑这些因素。因此，必须执行严格的标准以找到合适的潜在的核废料储存库。 目前泰利山岩石实验室以及其合作机构- 包括其他三个黏土岩实验室和纳格拉，（瑞士深地质处置放射性废物技术中心）研究得出结论：Opalinus黏土是适合长期存储高放射性核废料的稳固材料。泰利山项目下一步计划

泰利山项目，于1996年实施，是由来自八个国家的16个合作伙伴之间的合作。该项目的研究成果将帮助瑞士以及所有参与合作的组织找到存放放射性废料的合适处置点。在过去的二十年中，已经有1000多位科学家，工程师和技术人员就该项目开展了130次的实验，其中45个仍然在进行。该项目的投资已经达到7560万美元，大部分的资金来源于该项目的合作者，截至2005年，该实验室的运行和安全一直是有瑞士联邦地理办公室 - 瑞士国防部的一个下属部门swisstopo负责。

项目进展情况

虽然这种黏土有着很好的存放放射性废料的潜能，关于这个独特的材料和它的属性仍有很多问题需要解决。

·            一方面，尽管作为天然屏障，Opalinus黏土散热性不是很好，因为核废料可能导致黏土变得过热。

·            Opalinus黏土结构不是坚固，所以建造一个足够坚固的结构来储存核废料对工程是一项挑战。

·            科研人员还对利用硬泥岩层封存过量二氧化碳——即主要温室气体之一——很感兴趣。但必须进行更多这方面的实验，以明确向岩层中注入二氧化碳是否会产生不利影响，例如引发地震或地下水污染。

该项目已计划自2018年初起，对岩石实验室斥资500万瑞郎(约合3421万元人民币)进行扩建，而目前有十个项目提案正在考虑研究之中，它们将成为于2020年启动的一个新科研计划的组成部分。

“我认为真要打算修建地下储存所的话，就必须在把方方面面的问题都考虑在内的情况下，比如科研数据、现场测试和自然模拟等等，最终选择一个安全场所，”波萨尔指出。

“在自然模拟研究中，我们能够研究过去发生的情况，从而对未来作出预见……以泰利山为例，我们可以通过研究细孔中的水，探索600万年前的过去，再把相关知识运用到今天。

参考文献：

Nuclear waste is no match for ancient rock.  

http://www.swissinfo.ch/eng/sci-tech/safe-disposal_nuclear-waste-is-no-match-for-ancient-rock/42222914