深钻孔处置验证经济可行性
摘要
Deep Isolation研究显示,乏燃料后处理废物采用深钻孔处置时,成本可低于发电量每千瓦时0.1美分,多数情景下公众剂量低于每年10毫雷姆。成果支持Oklo燃料后处理路线,并为美国NLIC计划候选州接收后处理废物及历史遗留核废物提供经济可行的永久处置选择。

9月22日,Deep Isolation公布了一项为期三年的项目成果,该项目研究了乏燃料后处理产生废物的深钻孔处置。相关成果可能影响美国拟议的核废物管理计划,包括美国能源部的Nuclear Lifecycle Innovation Campuses(NLIC)计划。
这项名为“Highly Efficient Electrochemical Oxide Reduction for U/TRU Recovery from LWR Fuel”的研究,是美国能源部Advanced Research Projects Agency–Energy(ARPA-E)计划下Converting UNF Radioisotopes Into Energy(CURIE)项目的一部分。该研究由Deep Isolation、Argonne National Laboratory、Case Western Reserve University和反应堆开发商Oklo Inc.合作开展。
在评估所研究后处理工艺将产生的废物后,Deep Isolation发现,深钻孔处置成本可低于所发电量每千瓦时0.1美分,预计公众辐照剂量能够达到安全目标,在大多数情景下低于每年10毫雷姆的基准。该公司指出,这些结果可以支持Argonne和Oklo正在开发的燃料后处理策略的可行性。
补充研究:这一最新公告发布之前,该公司曾于2026年3月发布过类似公告,庆祝其完成Oklo通过ARPA-E的Optimizing Nuclear Waste and Advanced Reactor Disposal Systems(ONWARDS)计划开展的一项研究中由其承担的工作。
在该项研究中,Oklo分析了采用Argonne开发的电解精炼工艺,从乏燃料中回收铀和超铀元素材料并用于其商用快堆的可能性。Deep Isolation认定,可以采用深钻孔处置方式贮存该工艺产生的废物,从而为解决燃料后处理产生的高放废物流问题提供一种可行方案。
最近结束的CURIE研究由Argonne牵头,通过改进电化学氧化物还原(OR)工艺,为Oklo开展的工作提供支持。该工艺用于将乏氧化物燃料转化为适合电解精炼的金属形态。作为对该项研究的贡献,Deep Isolation研究了对实施OR工艺的设施所产生废物进行深钻孔处置的问题。
与NLIC倡议的联系:六个州入选NLIC承办地候选名单,使乏燃料后处理和处置问题受到新的重视,对于有意选择涵盖完整燃料循环核能发展路径的州而言尤其如此。
在申请纳入NLIC计划考虑范围的初步提案中,爱达荷州(Idaho)、犹他州(Utah)和俄克拉何马州(Oklahoma)均将深钻孔处置列为本州愿意考虑的一种永久贮存方案。(截至撰写本文时,西弗吉尼亚州(West Virginia)的提案尚未公开。)俄克拉何马州借鉴其为油气生产钻井的历史经验,对其深钻孔处置方案可能采取的形式进行了最详细的分析。该州利用Deep Isolation的厂址评估框架,评估了现有井孔的温度数据、与活动断层带的距离、发生火山活动的可能性、沉积岩的“可钻性”以及其他特征,以此宣传该州总体上是开展此类贮存的理想地点。
俄克拉何马州提案的大部分内容结合Deep Isolation的工作以及Oklo的后处理工艺,讨论了深钻孔处置;两家公司均被列为俄克拉何马州这一行动的潜在私营实体合作伙伴。美国能源部指出,除后处理产生的废物外,任何获选承办NLIC的州还必须愿意接收美国部分历史遗留核废物——这些废物目前暂存在全美35个州的临时贮存设施中。
深钻孔的经济性:Deep Isolation提及其工艺按发电量计算的每千瓦时成本,涉及深钻孔处置经济可行性的问题。
过去几十年中,成本的不确定性促使瑞典等国家探索采用开挖式处置库深地质贮存核废物。然而,Sandia National Laboratories等机构此后发布的分析表明,深钻孔处置能够以模块化方式部署,使成本可以分摊至不同时间,因此在某些情况下可能比前期支出巨大的开挖式处置库更具经济可行性。
