編按:譯者居於西雅圖,看到311福島核災與台灣再起的核能爭議,主動譯介華盛頓州核能廢料儲存場相關文章,希望讓台灣民眾對核能的不同層面有更多的認識。
Hanford Nuclear Reservation 簡介
HNR是西半球規模最大的核子廢棄物堆置場,也是美國西北部最大的環保問題。它長期威脅哥倫比亞河。在華盛頓州和奧瑞岡州邊界的哥倫比亞河,是奧瑞岡發電、灌溉、魚業、運輸、遊憩所賴的主要河道。
HNR位於華盛頓州東南部的荒漠,占地560平方英哩,臨靠哥倫比亞河的部份有51英哩。它離奧瑞岡北部邊界只有35英哩,從波特蘭上朔215英哩哥倫比亞河便可抵達。
從1943到1988,HNR在河邊建造的核子反應爐工廠內提煉大量製造核彈所需的鈽(plutonium)。核子場抽取河水,使用後再排放到河裡。核子反應爐內使用過的燃料棒用nitric acid溶解以分離出鈽。提煉過程製造產生的核子廢料和化學物質數量龐大驚人。HNR關廠後,剩下唯一的任務就是清理環境。
HNR隸屬於美國聯邦政府,由能源部(Department of Energy, DOE)主管。HNR必須遵行聯邦政府及華盛頓州的環保法規,因此聯邦政府的環保署(Environmental Protection Agency, EPA)和華州的生態局(Department of Ecology)都有管轄權。
能源部、環保署以及華盛頓州政府共同訂立了一份三方協議(Tri-Party Agreement,TPA),協議中明確訂定各項清理工作的期限,從1989年協議簽定以來,已多次修改增補,也曾召開過多次公聽會,聽取大眾的意見。
核子廢料槽
HNR製造的高輻射核子廢料和化學廢棄物共達5300萬加侖,放置在177個三層樓高的大型儲存槽中,埋在HNR的中心地帶,離哥倫比亞河只有12英裡。過去70年來,已有100萬加侖的廢料滲漏到土壤中,其中部分已滲到最終匯流到哥倫比亞河的地下水。核子廢料滲漏到河水的時間,預估是7年、20年到數十年。對河水的影響視滲漏的時間和數量而定。
(以上資料來源:hanfordwatch.org)
韓福德核子廢料處理場安全堪慮
美國能源部正在興建一座超大型的工廠,以便處理5300萬加侖的輻射廢料。然而,延宕多年並且耗資122憶美元後,這項計畫中最棘手的技術及安全問題仍然無法解決。
這個處理場是華州荒漠中無與倫比的大型建設,耗用的鋼料可以築三座艾菲爾鐵塔。處理廠內的熔解爐,可以將黃金融為湯汁。這個西半球耗資最多的環境清理計畫,是當今全球最複雜的垃圾處理廠,要處理的是韓福德核子保留區(Hanford Nuclear Reservation,HNR)的劇烈毒物:目前儲存在177個老舊滲裂的儲存槽中的5300萬加侖核子廢棄物。
但經過了幾乎1/4世紀的籌備,費用也翻升了3倍,達122憶美元,負責興建的廠商,還是無法解決最棘手的技術及安全問題。關心環保的人士不免擔心,能源部及包商最後會建造出一座危險的工廠或根本無法處理所有的廢棄物。他們也擔心,工程會一再延宕,不但增加環境汙染的風險,也得花費更多的錢才能善後。
這座處理廠,預計可以將HNR177個地下儲存槽中的核子廢料變成玻璃。工廠已建了一半,但卻面臨可能失火、爆炸或引發無法控制的核子連鎖反應。政府本身的測試顯示,工廠的設施可能失靈,但工廠處理核廢料的溫度過高,一旦出狀況,根本沒有人或機器可以進入維修。此外,每一個儲存槽儲放著幾百種不同的高輻射、高毒性物質,工廠的設計卻只針對幾種特定的樣本。工廠預定於2019年竣工,但工廠在包商設計出最後細部藍圖前就已開工了。微小的局部修改都會觸發一連串的問題。白宮認命科學家組成了一個「核子設施安全防護委員會」(Defense Nuclear Facilities Safety Board)監督能源部的計畫,委員會對這個處理廠計畫提出了許多建議,並定期向國會提出有關安全顧慮的報告。
核子武器競賽,讓美國加速核武的製造,卻也同時製造了數億加侖的廢棄物。最危險的廢棄物,存放在用水泥及碳鋼(carbon steel)築成的儲存槽裡,這些儲存槽都已過了設計的使用年限,有些會突然升溫,冒出會引爆的氣體,其中的67座儲存槽可能已開始滲透。但是處理工廠的預算不斷攀升,清理的工作一再延宕。
到目前為止,數百萬磅的汙染土壤與水泥以及1/3韓福特保留區的建築已經處理掉了,暫放使用過的無數核子燃料棒的大池子也處理掉了,燃料棒已用鋼筋包裹,埋進水泥槽裡。但最迫切棘手的問題:儲存槽,卻無法解決。
177個儲存槽大小不一,從55,000加崙到100萬加崙,興造的時間也從1940年代跨到1980年代。最早興造的149座儲存槽只有一層外殼,許多裡面的液態物質已經用幫浦抽出,轉存在較新的雙層槽中。全美三分之二製造尖端核彈產生的廢棄物都儲放在這177座儲存槽中。但是數十年來,儲存槽中的物質屢經轉置,有些在過程中滲出,有些為了增加儲放空間甚至被傾倒入土壤中。為了安全儲放這些廢棄物或從廢棄物中分離出可再利用的核子原料,使用了許多化學及重金屬。為了防止酸性物質腐蝕儲存槽外體,工廠人員倒進許多納(sodium)。廢棄物的組合不斷改變,化學變化也不停進行。但因缺乏詳盡正確的紀錄,儲存槽中存放的到底是哪些組合,已經沒有人確知。
1980年代末期,專家認為可以興建一座工廠,將這些廢棄物用高溫燒成玻璃,永遠安全地儲放。這個方式在歐洲及卡羅萊納州南部都已試行,但處理的數量極少。要處理韓福特這些複雜的有毒廢棄物,史無前例。
1990年代末,美國委請一家英國公司設計並興建處理廠,但由於預算攀升到152億,能源部解除和英商的合約,轉給以43億得標的Bechtel公司。根據計畫,這座處理廠計畫將儲存槽中廢棄物用幫浦取出,轉放到另外的容器中,而後將輻射物質分離出來,燒成兩種玻璃。但不久便出了問題:一個容器的鋼板焊接有瑕疵,不得不退貨。國會調查人會及政府審計部門發現,廠商在興建計畫通過前搶先開工,成本增加到122億美元。計畫卻已延遲了十年。
雖然廠商宣稱已經找到一個合理的解決方法,但仍有許多專家存有疑慮。去年夏天,一位參予計畫的工程師Walt Tamosaitis因為向公司提出安全的質疑,之後便被炒了魷魚。由於問題太複雜,廠商開始簡化處理程序。例如,廢棄物會產生危險氣體,廠商原訂的計畫中,包括可以防火及防止小爆炸的一系列設計,但現在則改成可以允許小爆炸,再由操作人員加以控制。因為允許爆炸也表示有可能讓更多幅射物質溢出,對對工廠職工和公眾都可能造成危害。
除了安全考量,這也是一項和時間競賽的計畫。這座工廠預計在2047年處理完所有的廢棄物,但整體預算將高達1000億美元。而且屆時,許多早期興建的儲存槽都已有百年歷史了。計畫如果順利推進都得耗上這麼久的時間和這麼龐大的經費,但韓福德計畫一路上卻經常未按計畫如期推動。
最近,能源部急於尋求新科技,並已經和一家公司合作尋求新的處理解方,以期縮減清理的時日。承包的廠商Bechtel現在又回頭考慮另一個原先被否決的方案:用蒸氣將廢變成氣體,再變成結晶。顯見,Bechtel對將廢棄物轉變成玻璃的計畫的信心,也開始動搖。
這座處理廠員先的設計,是在一個購物中心大小的建築中將廢棄物從地下儲存槽中抽取進上來,轉放到大型的容器中,將輻射物質分離,再把它們變成玻璃。容器中的廢棄物必須使用特殊的噴射攪拌器(pulse-jet mixers)不停攪動。韓福德的廢棄物中有1700磅的鈽239,這些鈽混在5300萬加侖的其他廢棄物之中。由於鈽較重,很容易沉積在容器底部,若不攪動,太多鈽分子會聚集並觸發連鎖反應。類似的事件1999年便曾發生在日本。當時一座再製工廠的工人一時混合了過量的鈾,突然產生一道藍光及一股密集的輻射,兩個工人幾個小時後便開始嘔吐。其中一個十二周後身亡,另一個七個月後也死亡。鈽和其他重元素除了可能引發這樣的反應,也可能在聚積的過程中釋放氫氣,引發爆炸。攪動是為了避免沉積,防止分子聚合。
但噴射攪拌器從未曾用來處理規模如此龐大的廢棄物,更沒處理過組合如此複雜的化學及放射性同位素。韓福特工廠中的一些容器,設置在廠區內的黑色區域(black cells),這些區域溫度奇高且充滿輻射,根本沒有人員或機器可以入內進行維修。
再者,這些噴射攪拌器必須得十分堅固,才能防止廢棄物聚積,但又得非常精巧,才不至於在攪拌過程中讓有害分子或氣體濺出容器。稍有不慎,耗資122億的工廠就可能停擺。
噴射攪拌器在2000年曾經過測試,但仍問題重重。2009年能源部委託的Pacific Northwest National Laboratory(PNNL)再測試,還是無法確認攪拌器的安全性。承包的Bechtel公司只用電腦模擬的方式進行測試,而不願進行大型的實驗室測試,PNNL的一名人員表示,廠商的安全考量完全沒有預留餘地,容不得出點小差錯。白宮委任的國防和能設施安全委員會的一位專家,去年十月也表示,Bechtel在技術風險和不確定性如此高的狀況下,還是執意繼續進行工程。由於仍然擔心爆炸及連鎖反應,聖誕節前,委員會向Bechtel提出了一項明確的測試要求,及進行方式。這些大型的測試得耗時兩年,但工廠的興建還是繼續進行。
(以上資料摘自The Seattle Times特別報導2011/1/23)