核化学家回顾Hanford基地职业生涯

... 2019年，在他90岁生日时。

Swanson于1951年，他大学毕业那年...

我的大学前岁月是在华盛顿州Tacoma市的一个农村郊区度过的。1947年，我入读了俄勒冈州Portland市的一所小型文理学院——Reed学院；我主修化学并于1951年毕业。在Reed学院期间，我遇到并娶了一位年轻女士，与她共同抚养了3个孩子，并度过了接下来的68年人生——几乎全部在华盛顿州Richland市度过，我至今仍居住在那里。

我很幸运，每个“大学暑假”都有一份工作，能赚到足够的钱支付下一年的大学费用；我认为这在当今是不可能的。我的工作是在阿拉斯加一家鲑鱼罐头厂的厨房/餐厅工作。食宿由厂方提供，且罐头厂位于偏远地点，因此我几乎可以存下每一分钱的工资。

我在核工业的职业生涯始于大学毕业几个月后，当时我被通用电气公司聘用，在Hanford基地工作，该公司根据与美国原子能委员会的合同管理该基地。我最终成为了一名所谓的“工艺开发化学家”。我的工作包括从基础化学到工艺流程开发，再到与参与工厂运营的工程师互动等各种活动。后来，我脱离了实验室工作，成为了一名所谓的“理论研究化学家”，致力于研究乏燃料后处理和核废物管理中更完整的系统方面。

对于那些不了解的人，Hanford基地是在第二次世界大战期间，在华盛顿州东南部Richland市附近建立的，用于生产用于原子弹的钚。它是曼哈顿计划的三个主要基地之一，另外两个是田纳西州Oak Ridge，在那里铀被富集U-235同位素以制造炸弹级材料，以及新墨西哥州Los Alamos，在那里炸弹被设计和制造。

钚是通过在水冷石墨慢化反应堆（当时称为“堆”）中辐照铝合金包壳的金属铀燃料元件来生产的。第二次世界大战期间有三座反应堆运行，冷战期间又增加了六座。钚通过“后处理厂”中的化学方法从铀和裂变产物中回收和分离。多年来，Hanford的后处理厂使用了三种不同的工艺。“铋磷酸盐”工艺是一种间歇式、载体沉淀工艺，大约在1944-1956年间使用；“REDOX”工艺是一种连续溶剂萃取工艺，大约在1952-1967年间使用；而“PUREX”工艺是一种改进的连续溶剂萃取工艺，大约在1956-1972年和1983-1990年间使用。

在1960年代中期，原子能委员会决定将Hanford基地的管理体系从单一承包商改为多个承包商（一个负责反应堆，另一个负责后处理厂等）。作为这一过程的一部分，Battelle纪念研究所建立了太平洋西北实验室（PNL），并接管了通用电气Hanford实验室运营部的管理，我是该部门的一员。我退休后不久，PNL成为了一个国家实验室（PNNL）。

我在Hanford基地通用电气“技术毕业生”计划中的第一个任务是在一个研究小组，该小组的工作集中在乏燃料后处理和废物管理的化学分离方面。这些领域最终成为我职业生涯绝大部分时间所从事的领域，我将在下面讨论其中的一些亮点。

在由博士化学家领导的项目上工作了大约三年后，我被分配了自己的项目。几年后，我获得了第一项专利，即“Zirflex工艺”，该工艺允许锆合金包壳燃料元件在REDOX和PUREX厂中进行处理，而这些厂原本是为处理铝合金包壳燃料元件而设计的。

我断断续续地继续从事支持Hanford PUREX厂的实验工作，直到几十年后该厂关闭。最后一个这样的项目之所以令人难忘，不仅因为它成功地确定了工厂中发生的一些过度快速溶解反应的原因，还因为它需要——并得到了——来自四个不同承包商人员的出色协调与合作。

在1970年代，我还进行了几项工艺流程开发研究，以支持南卡罗来纳州Barnwell正在建设的一个私人资助的工厂，该工厂使用PUREX溶剂萃取工艺的一种变体，该工艺在处理Hanford和Savannah River基地的AEC/DOE反应堆的乏燃料（以及其他国家的乏燃料）方面已被证明非常成功。这项工作在那个年代末期戛然而止，当时卡特总统发布了一项行政命令，禁止在这个国家后处理商业乏燃料。这项禁令几年后被取消，但直到最近，商业燃料后处理几乎没有新的私营部门兴趣。

这项私人资助工作的一个有趣特点是，我在PNL的一些同事同时也在支持另一家公司（EXXON Nuclear）为同一目的建造工厂的计划。因此，在几年时间里，专有权的考虑严重限制了我们习惯进行的关于我们工作的有益讨论。

在1970年代末期，我还参与了一项不涉及实验室工作的商业燃料后处理活动；这是为一份DOE资助的文件做准备的最后阶段，该文件旨在支持关于商业核动力轻水反应堆燃料循环中产生的废物管理的通用环境影响报告。我的小角色是帮助标准化来自多个来源的输入；我在这里提到它，只是因为它教会了我一个我以前没有意识到的教训——而且当前商业燃料后处理的倡导者似乎很少考虑到这一点。

这个教训是，仅靠商业燃料后处理可能不会显著减少（相对于包装乏燃料的处置）需要地质处置的废物量。后处理行为确实可以显著减少要在地质处置库中处置的“高放废物”的体积，但它也会产生大量的受污染废物（例如，通风过滤器、故障设备、防护服），以及含有超过允许近地表废物处置水平的超铀元素的燃料元件包壳碎片。

当Hanford的重点从钚生产转向基地整治时，我研究了化学分离工艺在降低Hanford罐装废物中超铀元素浓度的适用性，以便处理后的废物可以作为低放废物更便宜地处置。结果是有希望的，但这种方法没有被选择实施。

在苏联解体后，美国寻求有意义的方式来支持俄罗斯科学家和工程师，以免他们被诱惑利用自己的技能支持流氓国家的核活动。1993年，我被邀请加入一个能源部代表团前往俄罗斯，评估那里工作人员提出的一些处理美国国防废物的计划。那次旅行的一个个人亮点是与一位俄罗斯工程师进行了半小时的“私人对话”。尽管我们都不会说对方的语言，但我们使用流程图、数字和化学符号交流得很好。

在我1995年从太平洋西北实验室退休后（同年“国家”被添加到其名称中）的几年里，我作为顾问仍然适度活跃，主要作为多个国家小组和专家组的成员，这些小组和专家组讨论了储存的后处理废物——尤其是Hanford的罐装废物——的处理方案。2000年，我非常荣幸地获得了锕系元素分离会议的Glenn T. Seaborg锕系元素分离奖。

最后，我要提到我在职业生涯中是多么幸运。它开始于一个时间和地点，当时没有博士学位并不像后来那样受到重视，而且我的大部分职业生涯都处于实验人员可以在没有大量不必要文书工作负担的情况下进行工作的时期。我有机会与许多非常聪明的人互动，不仅在PNL和Hanford，而且在全国范围内。这些人中的绝大多数也是善良的人，并成为了终身的朋友。

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