强阻隔理论在乏燃料填埋方面使用

在深层岩石中，卤水首要坐落岩石的裂缝和孔隙中，尽管占岩体体积百分之几，但互相连通。而且这些卤水中的压力往往是静水压力，也便是说，每10米深大约一百帕（约一个大气压），比静岩压力一般要大两到三倍。 石油和天然气地质学家或许会说，这些卤水是“阻滞的”，但这只标明在十年时刻的尺度上一切运动都能够看作是缓慢的。

但人类安全要求的时刻尺度更长，埋葬核废料有必要阻隔长达一百万年。因而，即运用规范办法无法检测到的每年1厘米细小流速，在一百万年尺度上也能够到达10公里。

传统的深部地质安全剖析是经过丈量岩石的浸透性，预算“驱动”温度、压力和盐度梯度来核算逃逸时刻的。该模型还包含未被发现的地震断层和未来或许构成的新断层，这些断层或许会沿着更高的地表浸透途径构成必定规模区域。

2、强阻隔理论

没有什么比丈量愈加有用：有没有或许观察到超微卤水流速？

在曩昔几年中，现已开发出了一些办法，能够对水的阻滞作用做出很好的预算。地质学家现已证明，国际上有一些当地的深层卤水几乎没有移动——许多是在曩昔150万年里，有些是在数亿年前。

关于夹藏水分阻滞停止超越十万年的构成物，咱们能够称之为“强阻隔”。尽管关于核废料贮存来说，没有必要进行强阻隔，但强阻隔的存在让人们信任，废料存储也有或许不会经过卤水流走漏到地表。

深层卤水的向上活动一般是由对流驱动构成的，而对流驱动与温度梯度、地势和应力改动关系密切。

来自较深地层热水比上层水密度低，深层水就会像气球相同缓慢上升，直到与上面岩石触摸并冷却。然后，它会来回活动，被从头加热，然后再上升。

原则上，这个进程或许会将溶解的放射性废物带到含水层和生物圈。可是这样的对流单元也需求必定的要求——在强阻隔中，由于盐度引起的密度添加有必要大于由于温度引起的密度削减。

3、丈量

新的理论能够使咱们能够丈量地下水的阻滞以及阻滞的时刻。最好的目标之一是氯-36——一种半衰期为30万年的放射性同位素。

氯-36是由岩层中的天然铀和钍在地下发生的。由于铀的半衰期很长（铀-238和钍-232的半衰期分别为45亿年和140亿年），铀的含量在10万到几百万年之间是安稳的。

α衰变开释中子，氯-35吸收中子以安稳速率发生氯-36。因而，氯-36浓度会跟着时刻增加不断升高。

几十万年后，氯-36的衰变速率与其发生速率大致相同，因而能够核算出安稳状况（“长时刻平衡”）。而且关于不同的岩石混合物，进程的差异也适当显着。假如测得的氯-36水平契合长时刻平衡，那么氯-36至少有150万年没有与地表水混合。

基底岩石中氯-36的长时刻平衡能够看作为与上层的阻隔，由于假如卤水移动，氯-36将不会到达其长时刻平衡浓度。

有一个简略的规矩：假如氯-36的水平是长时刻平衡水平的一半，那么水现已阻滞了大约一个半衰期，即大约30万年。假如它是长时刻平衡水平的75%，那么它现已阻滞了两个半衰期，即大约60万年。

丈量氯-36/氯-35比值最活络、最准确的办法是加速器质谱法。

4、其他办法

以下是丈量卤水年纪的其他办法：

氦-4

铀和钍衰变发生的大部分α粒子会停留在岩石中，变成氦原子。氦原子能够变成气体逸出，也能够被卤水带走。假如氦积累起来，则便是一种阻隔层作用。

德国对氦的丈量标明，氦的阻隔年限能够超越1亿年。

氖-21

氖是一种稀有元素，在岩石中，α粒子碰击氧和氟原子核发生氖。氖的性质比较安稳，因而一个区域中的氖高于天然水平（0.27%）就标明这个区域安稳性很强。

加拿大的研讨标明，盆地中的卤水阻滞能够超越10亿年。

碘-129

这种放射性同位素半衰期为1600万年，是铀-238自发裂变发生的。

依据已知的裂变速率，咱们能够用碘-129的丰度来预算阻隔年限。与氯-36相同，地下深处的碘-129在发生和衰变之间最终会到达长时刻平衡。由于它的半衰期比氯-36长得多，碘-129能够供给关于卤水阻隔数千万到数亿年间的信息。

在测定规模较短的时分，碳-14（5730年半衰期）或许有用。氪-81（22.9万年半衰期）在大气中发生，假如在地层深处丈量到它的存在，或许标明地表水在向下移动。其他同位素，包含氩和氙，也能够供给更多相关信息。

另一个问题是不知道地震断层。强阻隔现已证明地震断层问题并不太重要。假如这些断层在一百万年内没有形成地下水混合，那么它们在未来也不太或许发生渗流。

假如地下水现已到达或挨近长时刻平衡，那么在150万年或更长的时刻里，这些水将一向处于阻隔状况——不只地震断层影响不了，甚至还包含气候改动（有或许改动水压散布，引发冰川冲刷地表），上一次冰河时代仍是在20000年前。

这种办法的确只丈量氯-36的阻隔度，而不丈量含氯-36的水的阻隔度。假如氯与当地的岩石相互作用，它的搬迁速度就会减慢。事实上，这种互动一般被以为很细微。

但更重要的是，与水流速比较，氯-36的搬迁与核废料处理相关度更高。

氯-36与碘-129是核废猜中两种寿数较长的同位素，在废猜中浓度高，半衰期长，对子孙构成的要挟也更大。

5、最终的考虑

考虑强阻隔规范地址，能够经过核算机模型进行评价，评价中能够不完全依靠流体活动和放射性核素搬迁状况。这种评价模型有必定的价值，但经过现场的丈量核算也能够更好地证明其安全性。

根据以上所述的强阻隔规范，在全国，甚至全国际必定会有抱负贮存地址。

那么咱们就应该从这些地址中挑选出最好的，然后把一切核废料都填埋到那里吗？

不必定！

“最佳”不只仅是地质学上，还包含周边社区支撑和交通快捷程度。

钻孔贮存也是核废料暂时贮存的一种办法，甚至有专家标明，这种办法能够代替乏燃料水池和干式贮存法。

实际上，从存储钻孔中提取核废料也并不困难，这在钻井职业底子不是问题。

从经济视点来看，假如废物贮存时刻超越15年，钻孔贮存计划比地上贮存计划更合算。假如存储时刻超越25年后，钻孔贮存是地上贮存本钱的一半。

强阻隔的基本概念比较简单了解。其原理正如放射性碳在时代测定法上现已成功使用相同，放射性氯和其他办法也可用于丈量深部卤水年纪。

假如卤水在曩昔的一百万年里一向阻滞，那么在接下来的一百万年里，它们不太或许把任何废物带到地表。

因而，强阻隔或许是咱们确保核废料贮存安全性的最佳目标。