科學家發現新型態鈾 恐影響核廢料處理計畫

2019年12月27日 上稿編輯： RayPeng 環境資訊中心綜合外電；姜唯 編譯；林大利 審校

英國衛報報導，科學家發現了一種新型態的鈾，可能影響目前的核廢料處置計畫。

許多政府的放射性廢棄物處置計畫是埋在地下深處。但是有研究發現，在這種儲存條件下，鈾會短暫地形成新的化學形式，且有少量會進入溶液中，進而可能污染地下水。

核電目前佔英國電力的20％，英國的放射性廢棄物估計有750,000立方公尺，足以填滿約300個奧林匹克等級的游泳池。目前這些廢料儲存在地面上，其危險性需要幾十萬年才會消失。

各國政府正在尋找安全處置核廢料的方法，目前國際間的共識是地質處置，也就是埋在地下數百公尺深處。許多國家已經在興建這種處置設施。

針對用過核燃料最終處置，各國多傾向於採用地質處置方案。圖為英國政府規劃中的地質儲存計畫介紹影片，來源：英國核能除役署 Radioactive Waste Management Limited。

該研究由曼徹斯特大學教授莫里斯（Katherine Morris）主持，發表於《環境科學與技術》期刊。作者之一、曼徹斯特大學礦物學家蕭（Samuel Shaw）教授說：「地球是無法被消毒的。」

蕭教授表示，無論這些處置設施埋在哪裡，地下到處都有各式各樣的微生物。由於人造隔離物無法數十萬年不劣化，放射性廢棄物終將接觸到含有這些微生物及其產生的化學物質的地下水。

除了不同的放射性同位素（原子核中子數不同的狀態）外，鈾還有不同的氧化態，即元素形成化合物時帶不同電子數量的型態。某些氧化態比其他氧化態更容易在環境中移動。當有地下微生物產生的硫化物存在時，鈾應是無法移動的，但是有報告指出，仍有少量的鈾會釋放到周圍的水中，這個現象目前沒人能解釋。

為了進一步調查，蕭和他的團隊研究模擬地質處置設施條件下的樣本。研究人員使用極亮的光線確定鈾的新型態。牛津郡鑽石光源公司（Diamond Light Source）的同步加速器能產生比太陽光亮100億倍的光束，利用這個技術，研究人員在有硫化物的情況下，辨識出一種新型態的鈾，過去在相同條件下從未觀察到過。理論模型確認了這個結果。

研究顯示，在環境條件下，鈾與可溶解的硫原子結合，短暫地變成這種先前未知的化學型態。在此過程中，約有1-2％的鈾會進入溶液中數個小時。

英國政府的放射性廢料管理（RWM）小組表示，這並不表示放射性物質無法被妥善封存。他們說，他們肯定研究結果的知識性，但是新化學型態維持的時間太短了，不至於引起擔憂。

RWM首席科學家翠德（Cherry Tweed）教授在一份正式聲明中表示：「這個證據讓我們更相信，地質處置是高放射性廢棄物最佳的長期解決方案，可保護子孫後代的健康和環境。」 參考資料

- 英國衛報（2019年12月20日），New form of uranium found that could affect nuclear waste disposal plans

- Formation of a U(VI)–Persulfide Complex during Environmentally Relevant Sulfidation of Iron (Oxyhydr)oxides. Luke T. Townsend, Samuel Shaw, Naomi E. R. Ofili, Nikolas Kaltsoyannis, Alex S. Walton, J. Frederick W. Mosselmans, Thomas S. Neill, Jonathan R. Lloyd, Sarah Heath, Rosemary Hibberd, and Katherine Morris. Environmental Science Technology Article ASAP. DOI: 10.1021/acs.est.9b03180