绝大多数废物由长寿命钚同位素（主要是钚239，半衰期为24,100年；钚240，半衰期为6,560年）以及寿命较短的镅和锔组成。 这些废物被储存在数千个塑料包裹的钢桶中，这些钢桶是由 2.5 亿年前形成的古老岩床雕刻而成的。 该储存库的存储容量已达到原计划的一半，预计将于2033年关闭。

但新的需求也在不断出现。 2000年，与俄罗斯签订的核武器控制协议迫使美国处置因拆除核武器而产生的34吨钚。 为此，斯坦福大学国际安全与合作中心博士后卡梅伦·L·特雷西(Cameron L. Tracy)、斯坦福大学地质科学系研究生卡梅伦·L·特雷西(Cameron L. Tracy)和核能教授罗德尼·C·尤因(Rodney C. Ewing)斯坦福大学国际安全与合作中心的安全专家近日在《自然》杂志上发表文章，提出重新评估这个核废料储存库的安全风险势在必行。

出了一个事故

目前，DOE负责对WIPP进行安全评估，以确保其不会超过美国国家环境保护局（EPA）规定的一万年放射性物质暴露限值。 根据美俄核武器协议的条款，美国计划将核材料转化为混合燃料铀和钚氧化物（MOX），用于商业核电站。 然而，由于在南卡罗来纳州萨凡纳河上建设 MOX 处理设施的成本不断上升，能源部委托专家委员会重新考虑评估计划。

2015 年 8 月发布的最新报告建议将这些核武器中的钚埋藏在 WIPP 中。 鉴于核废料储存库的“成功表现”，能源部红队小组建议，在其放射性浓度被稀释到WIPP超铀废料的水平后，将34吨用于核武器的钚储存在核废料储存库中。 材料稀缺。

事实上，WIPP 的安全记录好坏参半。 2014年2月14日，核废料桶爆炸，将少量钚和镅（其放射性约为100毫居里）释放到地表。 空气中的放射性物质通过排气系统到达地面，并从仓库通风口传播到 900 米外。 21 名工人暴露在低水平的放射性环境中，最高水平相当于胸部 X 光检查中发现的水平。 九天前，一辆燃烧的卡车产生的烟雾淹没了地下工作系统，导致机械、电气和通风系统受损。

美国能源部表示，类似事故不足以损害核废料储存库的长期影响。 如果吸取教训的话，它的安全还是有保障的。 人们担心的不是事件的安全性，而是事件本身的意外性。 这些事件说明了预测数千万年规模的安全措施潜在问题的难度。 例如，对储层或钻探的地球化学评估可能会低估风险。

在扩大 WIPP 的钚库存之前，能源部必须更仔细地评估和审慎地监控其 10,000 年及更长时间内的安全性。

自满文化

2014 年 WIPP 放射性泄漏是由废桶内化学反应产生的热量引起的。 当时来自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANI）的钚钝化废物——放射性硝酸钚与一种有机物发生化学反应，这种有机物是由小麦制成的商业猫砂，其目的是吸收液体废物。 化学反应产生的热量导致盖子突然打开，尽管传感器检测到放射性物质及其通过过滤器释放的废气，但一些放射性物质仍然泄漏。 WIPP操作人员将泄漏处密封在过滤系统和发生泄漏的储藏室中，损坏的废物桶仍存放在废物储存库中。

美国能源部对事故的分析表明 WIPP 缺乏“安全理念”。 由于该设施已成功运营 15 年，相关人员有一种自满感。 但事实上，安全评估、桶内废料管理、设备安装与维护、事故应急措施等相关缺陷仍然广泛存在。

从系统分析来看，这起废桶事故属于“例行”事故，即人为操作失误造成的一系列失误和损害。 使情况变得更糟的是操作员未能遵守安全规定。 但WIPP事故也有积极的一面，这是一个吸取教训的机会。 DOE 严格调查了事件原因并采取了纠正措施。 用过的桶不再含有互不相容的化学物质。

但是，一旦关闭已用过的存储库，就无法再监视其内容或纠正问题。 考虑到时间维度，很难保证该地区的居民未来知道WIPP厂址在哪里。

长期安全

WIPP目前的安全评估主要是指两个方面，一是不受干扰；二是不受干扰。 另一个是人类的入侵。

前者预测，核废料储存库关闭后，其所在位置的盐层可能会变形并围绕废料桶流动，将核废料包围起来。 模型假设，在没有盐水等液体的情况下，水库所在地在地质上仍然相对孤立。 人为入侵可能会将放射性物质释放到环境中。 例如，盐层通常与矿藏和石油和天然气等能源资源有关，因为人们是否会在未来一万年内在地下挖洞至关重要。

在预测未来钻孔的可能性时，美国环保局利用该地区百年历史平均比率预测，在未来一万年的监管期内，每平方公里可能有67.3个钻孔。 近年来，WIPP 附近的钻井数量迅速增加，使二叠纪盆地成为美国石油最丰富的地区，因为水平钻井和水力压裂技术可以从含碳氢化合物岩层中获取能源。 过去10年，每平方公里土地平均钻孔数量已达148个，使核废料储存库人为入侵的风险增加了一倍多。

红队报告建议，核武器中的钚在储存在“惰性掺杂剂”（通常是水泥、凝胶、增稠剂和发泡剂的混合物）中之前应进行稀释。 报告没有明确“惰性”的含义，但惰性材料很少见，尤其是需要数千年保持不变的化学物质。

钚反应

对于含钚固体材料，证明其化学惰性提出了重大挑战。 在近地表条件下，钚可以以四种氧化态存在，每种氧化态具有不同的固态和地球化学行为。 其衰变产物铀235主要以U4+和U6+两种氧化态存在。 每种氧化态具有不同的地球化学活性。 这种复杂性使得科学家很难预测这些锕系元素将如何反应或运输。

而且，锕系元素的衰变主要是由于α粒子（高能氢核）的散射造成的。 在每次衰变过程中，子核都会反冲并取代周围固体中的数千个原子。 随着时间的推移，这些能量损失会累积，改变这些物质的性质和化学稳定性。 尽管过去20年来人们对含锕系元素材料的放射性影响进行了深入研究，但它们并未被纳入红队的评估范围内。

正因为如此，将核武器中的钚“稀释加工”形成的氧化钚埋入WIPP的提议很快引发了安全争论。 这些额外的钚几乎是目前储存的钚量（约12吨）的三倍，而WIPP储存库最初并不是为处理如此大规模的处理能力而设计的。 WIPP 的储量可能会增加 15%，这增加了未来钻孔穿透核废料储存库的可能性。

此外，这些锕系元素库存的变化需要对相关物种（包括盐水和二氧化碳）之间可能的反应进行新的评估。 钚在盐水中的迁移率取决于其溶解度，而溶解度又取决于其形式以及与氧化镁反应后二氧化碳的水平。

未来管理

与钚239 24100年的半衰期相比，目前一万年的时间考虑还很短，更不用说半衰期长达7亿年的铀235了。 为了容纳过量的钚，目前的监管期限可能需要延长，这意味着在此期间人类入侵的风险将再次增加。

这些问题促使 2015 年进行了两次审查，并导致红队小组和佐治亚州格林斯伯勒市 High Bridge Corporation 发布了两份报告。 不过，相关分析并没有考虑未来人类入侵的可能性。

WIPP 正在满足一项重要的国家需求 - 处理国家核防御计划中的超铀废物。 它始于20年的科学研究、工程设计和公众参与。 尽管之前发生过一些事件，WIPP 仍然能够完成其使命。 然而，钚储量的大幅增加以及对失败的安全评估，特别是人类入侵的可能性，表明这一政策决定忽视了基本的科学因素。

红队小组的报告显示了在考虑或管理固有风险方面的缺陷。 专家认为，报告中关于处理 WIPP 中储存的钚的建议中的缺陷反映了 2014 年事故中的人为错误。 在能源部考虑实施这些建议之前，应首先审查和参考过去 15 年的处置库运行情况，并在 10,000 年的时间尺度上重新评估该设施的安全性。

（冯丽菲）