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深層ボーリングホール処分（DBD ）は、原子炉から出る高レベル放射性廃棄物を、鉱山のように掘削される従来の深地層処分場ではなく、非常に深いボーリングホールに処分するという概念である。深層ボーリングホール処分は、廃棄物を地表から最大5キロメートル（3マイル）下に置くことを目指しており、主に自然の地質学的障壁の厚さに依存して、廃棄物を長期間生物圏から安全に隔離し、人間や環境に脅威を与えないようにする。この概念はもともと1970年代に開発されたが、2014年にサンディア国立研究所が率いるコンソーシアムによって最初の実験ボーリングホールの提案が行われた。[1]
廃棄物は、環境から隔離するために、このような穴の下1マイルの結晶岩の中に入れられます。 [2] 掘削孔の上部2マイルは、地質時代を通じて環境を保護することが期待されるアスファルト、ベントナイト、コンクリート、砕石などの保護層で満たされ、穴は鋼鉄のケーシングで覆われます。[2]
米国で提案された2つの試験掘削坑は、2016年と2017年に国民の反対と資金不足により中止された。
アメリカの深層掘削孔処分試験
2016年から、米国エネルギー省はノースダコタ州ラグビーに深さ3マイル（5km）以上に及ぶ実験用ボーリング井戸の建設に資金を提供した。ラグビーでのこの5年間の計画には核廃棄物は含まれておらず、代わりにボーリング井戸のコンセプトの他の側面をテストする予定だった。[3]しかし、ノースダコタ州での抗議を受けて、サウスダコタ州スピンク郡 に建設地が提案された。サウスダコタ州での抗議により計画が前進しなかったため、エネルギー省は計画を中止した。[4] 最初の実験用ボーリング井戸に対する国民の反対により、2016年後半、エネルギー省はニューメキシコ州に2か所、テキサス州に1か所、サウスダコタ州に1か所、計4か所を対象とする第2のプロジェクトを発表した。プロジェクトの初期段階では、エネルギー省が実験用ボーリング井戸の最終的な建設地を選定する前に国民の支持を得る必要があった。 2017年5月23日、エネルギー省は資金の優先順位が変更され、深層掘削プロジェクトの資金が打ち切られたと発表した。[5]
図
この図では、解領域はボーリング孔周囲の熱流をコンピュータでモデル化する目的で使用されています。[6]
詳細
深層ボーリング孔処分では、地殻に約5km（3マイル）の深さまで穴を掘ります。使用済み核燃料などの高レベル廃棄物は、丈夫な鋼鉄製の容器に密封され、ボーリング孔の下方に降ろされ、穴の底1～2kmを埋めます。現在の技術では、ボーリング孔の直径は50センチメートル（20インチ）未満に制限されています。つまり、現在大きな容器に保管されている廃棄物の一部を、より小さな容器に再梱包する必要があるということです。[1]次に、ボーリング孔の残りの部分を粘土、セメント、砕石の埋め戻し、アスファルトなどの適切な材料で密封し、廃棄物と地表の間に低浸透性のバリアを確保します。いくつかの概念では、廃棄物は、封じ込めを改善し、容器の完全性に対する岩石の動きの影響を減らすために、セメント系グラウトまたは高度に圧縮されたベントナイト緩衝マトリックスで囲まれることがあります。高温シナリオでは、容器内の非常に若い高温廃棄物が十分な熱を放出し、掘削孔の周囲に溶融ゾーンを形成します。廃棄物が崩壊して冷却すると、溶融ゾーンは再び凝固し、容器の周囲に固体の花崗岩の石棺が形成され、廃棄物は永久に閉じ込められます。[7] どちらのシナリオでも、掘削孔に隣接する化学的還元条件により、ほとんどの放射性核種の移動が削減されます。[要出典]
深層ボーリングホールの概念は、どんな量の廃棄物にも適用できる。原子力発電所に依存していない国では、高レベル放射性廃棄物の全在庫を 1 つのボーリングホールで処分できる可能性がある。[要出典] 現在の推定では、数十年稼働している単一の大型原子力発電所から発生する使用済み燃料は、10 基未満のボーリングホールで処分できると示唆されている。[要出典] 米国の既存の放射性廃棄物の備蓄全体を保管するには、わずか 800 基のボーリングホールで十分であると推定されている。[1]各ボーリングホールは独立しているため、ボーリングホール処分プログラムは、投資の損失をほとんど伴わずにいつでも終了できる。ボーリングホール処分のモジュール式の性質は、放射性廃棄物の地域的またはオンサイトでの処分に適している。深層ボーリングホールオプションのもう 1 つの魅力は、既存の石油およびガス掘削技術を改良して穴を掘り、廃棄物を定置できることである。
最後に、環境への影響は小さい。坑口の廃棄物処理施設と一時的な安全緩衝地帯には約 1 平方キロメートルの土地が必要となる。掘削孔を埋めて封印すれば、土地は元の状態に戻すことができる。[要出典]
適切な場所の場所
米国の各州には、独自のボーリング坑貯蔵庫に適した深部岩石がある。[2] 必要とされる結晶質の基盤岩は、低密度堆積岩、飲料水帯水層、石油・ガス鉱床の遥か下に位置する。 [2] 米国のような国で生成される核廃棄物を全て収容するには、1つのボーリング坑では不十分であり、そのため、最終的には1つの国に多数の核廃棄物が存在することになるかもしれない。[2]
建設のスピード
イギリスのシェフィールド大学の科学者らは、核廃棄物処分のための深層ボーリングホールは、廃棄物処分のために地下鉱山のように掘削される従来の深地層処分場よりもはるかに迅速に建設できると述べている。 [8] 採掘処分場のアプローチは長年にわたり成功しなかったが、シェフィールド大学の技術者らは、採掘処分場に必要とされる数十年とは対照的に、ボーリングホールの掘削、埋め戻し、封印は5年以内に完了すると述べている。[8]
参照
参考文献
- ^ abc Tollefson, Jeff (2014年3月4日). 「米国、廃棄物研究の復活を目指す」. Nature . 507 (7490): 15– 16. Bibcode :2014Natur.507...15T. doi : 10.1038/507015a . PMID 24598616.
- ^ abcde コンカ、ジェームズ。「エネルギー省、核廃棄物処分の規則変更を試みている」フォーブス（2016年1月21日）。
- ^ ノワツキ、マイク。「ラグビー近郊で提案されている掘削プロジェクトがノースダコタ州の核廃棄物処分につながる可能性について当局は『深い懸念』を表明」INFORUM（2016年1月28日）。
- ^ Voosen, Paul (2016-09-27). 「抗議活動により核廃棄物の深部掘削試験の再考が促進される」Science (AAAS) 。2018年1月18日閲覧。
- ^ Orr, Franklin (Lynn) (2017年5月23日). 「深層掘削の実現可能性の検討」2018年1月18日閲覧。
- ^ Viney, Clare (2007年6月1日). 「核廃棄物の管理」(6).王立化学協会. 2014年6月3日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Gibb, Fergus (2007). 「使用済み核燃料の深層掘削孔処分オプション」。シェフィールド大学。2012年2月7日、 Wayback Machineで2007年7月23日にアーカイブされたオリジナルからアーカイブ。
- ^ ab 「米国、放射性廃棄物貯蔵の試験で深さ5kmの掘削へ」、GCR: Global Construction Review (2016年2月9日)。
外部リンク
- 地質学会誌、2000年1月、ギブ、ファーガス GF著
- 2004 Nirex レポート: 放射性廃棄物の深部掘削孔処分コンセプトのレビュー
- Hoag/MIT 論文 - 核廃棄物の深部掘削孔処分のためのキャニスター設計
- サンディア国立研究所の深部掘削孔の性能評価
- Sizer/MIT 論文 - 深部地質ボーリング孔におけるマイナーアクチニド廃棄物の処分
- 2010 NEI 深層掘削論文
- 2010 Physics Today 深層掘削記事
- 2010 年 3 月 Sandia-MIT ボーリング ワークショップでの Driscoll のプレゼンテーション