数百万年不渗漏！新研究表明：核废料未来有望储存在花岗岩中

核废料处理一直是个难题。目前，核废料处理的基本方法是稀释分散、浓缩贮存以及回收利用。其中，经常采用的是将高放射性核废料保存在深入地下几百米处的特殊处置库内。

为了解决全球变暖，科学家们也提出了一个新奇的方法：捕捉和封存碳，以减少温室气体的排放。

那么这些碳和核废料应该如何储存?日前，一项关于岩石的研究提出了一种新的方法。

发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的一项新研究显示，像花岗岩这样的结晶岩石有一种自然的自封闭机制，能够将液体锁在里面长达数百万年。

对来自日本和英国的花岗岩的化学成分和结构的仔细分析表明，当流体进入岩石时(通过裂缝)，它最多只能移动几厘米。

他们发现，岩石基质扩散的长度尺度可能非常小，约为厘米，甚至在数百万年的时间尺度上也是如此。

科学家们认为，岩石中的钙与流体中的碳酸盐发生反应，形成方解石的微小晶体，堵塞了所有的缝隙，阻止了进一步的流动。

曼彻斯特大学的Roy Wogelius说:“这种数量的方解石在花岗岩中是不可能存在的，它的分布表明它几乎肯定是由少量的流体试图穿过岩石形成的。”

研究表明，对于Toki Granite(一种花岗岩)，一个蚀变严重的样品(MIU-3/10)表明，岩石基质从流经主裂缝的水中留存了226Ra。这种吸收很可能发生在过去8000年内，因为226Ra的半衰期是1600年，8000年后226Ra的95%以上都会衰变。

在Toki样品中也发现了微量元素U、Th、Sr的丢失，在断裂围岩蚀变溶解时从原生矿物中去除。

然而，并不是所有活化的主要微量元素库存都已从系统中移除，因为一些从主要矿物中活化的U、Th、Sr，特别是Y已固定在裂缝内的二次矿物沉淀(主要是方解石，也包括粘土矿物和铁氧氢氧化物)中。

即使在蚀变最严重的样品中，也没有证据表明水已经从主要的导通裂缝渗透到岩石基质中超过几厘米。在反应最强烈的样品(Toki花岗岩MIU-3/10)中，大量次生矿物沉淀物(主要是方解石)填充了空隙空间。

这一研究结果为放射性废物及其他寿命较长的废物的处理给出了一个有希望的策略，但仍需更多研究。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://www.nature.com/articles/s41598-020-65113-x.pdf

https://www.theguardian.com/science/2020/jun/02/terrawatch-could-granite-solve-the-hard-problem-of-nuclear-waste-storage