Cigéo:容纳8万立方米废物的深地下库

An anti-nuclear protester wearing a protective suit is seen behind a mock drum which is labelled as radioactive waste from Tokyo Electric Power Co's (TEPCO) Fukushima nuclear power plant, before he starts marching in Tokyo March 9, 2014. Thousands of protesters marched in the Japanese capital on Sunday, ahead of the third anniversary of an earthquake and tsunami that triggered the world's worst atomic disaster in 25 years. REUTERS/Yuya Shino (JAPAN - Tags: ANNIVERSARY DISASTER ENERGY CIVIL UNREST) - GM1EA391B1F01
Public Health England estimates that in a typical year someone in the UK might receive an average dose of 2.7 millisieverts (mSv) from natural and artificial radiation sources.Image: REUTERS/Yuya Shino
本内容由人工智能自动翻译。

普遍认为,将放射性废物深埋是最安全的处置方式。研究人员正在探讨如何把我们今天所作决定告知后代。

1997年1月,波罗的海上一艘渔船的船员在渔网里发现了异物:一团油腻的黄褐色黏土状物质。他们把它捞出来,放在甲板上,随后继续处理捕获的鱼。第二天,船员出现严重皮肤灼伤。四人住院治疗。这团油腻的物质是一种名为芥子气的物质,也称硫芥或芥子毒气,在海床温度下凝固成固体。

第二次世界大战结束时,美国、英国、法国和苏联当局面临一个棘手问题:如何处置从被占领的德国收缴的约30万吨化学弹药。他们往往选择看起来最安全、最便宜、最简单的办法:把这些东西倾倒入海。

据估计,至少有4万吨化学弹药被处置在波罗的海,其中并非全部倾倒在指定区域。部分地点标注在航海图上,但没有完整记录确切倾倒了什么、倾倒在何处。这使拖网渔船船员及其他人接触到这些危险废物的可能性增加。

这个问题不会自行消失,尤其是海床正越来越多地用于经济活动,包括铺设管道、海底电缆和建设海上风电场。

这些不幸渔民的遭遇说明了两点。第一,很难预测后代会如何行事、看重什么,以及想去哪里。第二,记录废物倾倒地点并维护、传承这些记录,对于帮助后代保护自己免受我们今天所作决定的影响至关重要。这些决定包括如何处置当今一些危害最大的物质:核电站产生的高放射性废物。

红色金属电梯颠簸着向下行驶,近500米的路程要花七分钟。它一路向下,穿过乳白色石灰岩,抵达一层有1.6亿年历史的黏土。在法国东北部默兹省与上马恩省交界处,宁静田野与幽静树林的深处,法国国家放射性废物管理局(Andra)在此建成了地下研究实验室。

实验室隧道灯火通明,却大多空无一人;空气干燥、满是尘土,通风设备持续发出嗡鸣。蓝灰色金属箱内进行着一系列实验,例如测量钢材的腐蚀速率,以及混凝土接触黏土后的耐久性。Andra希望利用这些信息,在这里建造庞大的隧道网络。

该机构计划将这个地方命名为Cigéo,并在其中填埋危险的放射性废物。设计容量为8万立方米废物。

Image: Emily Graham/Mosaic

我们每天都会接触辐射。英国公共卫生署估计,在通常年份,英国居民可能从天然和人工辐射源接受平均2.7毫希沃特(mSv)的辐射剂量。例如,跨大西洋航班会让你接触0.08 mSv辐射;一次牙科X光检查为0.005 mSv;食用100克巴西坚果为0.01 mSv。

高放射性废物则不同。它主要是核反应堆的乏燃料,或乏燃料后处理产生的残留物。这类废物放射性极强,必须与人类隔离,直到其辐射水平随时间降低至不再构成危害。Andra考虑的时间跨度最长达100万年。(为了帮助理解这一时间尺度,巨石阵建成至今不过4500年。约4万年前,现代人类抵达北欧。100万年前,欧洲大陆正处于冰河时期,猛犸象漫步在冰封的土地上。)

一些科学家称这种长寿命废物是“核能的阿喀琉斯之踵”。无论我们对核能持何种立场,这都是关乎所有人的问题。即便全世界的核电站明天全部停止运行,我们仍要处理超过24万吨危险的放射性物质。

目前,核废物储存在地面或近地表,但业内并不认为这是一种可接受的长期解决方案。这类储存设施需要主动监测。除了定期翻修,还必须防范各种危险,包括地震、火灾、洪水,以及恐怖分子或敌对势力的蓄意袭击。

这不仅给后代造成不公平的经济负担——他们甚至可能不再使用核能——还假定未来始终有人具备相关知识并愿意监测这些废物。在长达百万年的时间尺度上,这一点无法保证。

因此,在考虑了多种方案后,各国政府和核能行业认为,深层地质处置库是最佳的长期方案。建造这样的处置库是一项艰巨任务,还伴随着一系列复杂的安全问题。

芬兰已经开始建造地质处置库(名为Onkalo),瑞典也已启动其选址的许可程序。Andra预计将在未来两年内申请建设许可。

如果Cigéo投入运营,它将容纳高放射性废物,以及所谓的中放长寿命废物,例如反应堆部件。处置库达到容量上限后,可能是在150年后,通道隧道将被回填并封闭。如果一切按计划进行,将再也没有人进入这座处置库。

Image: Emily Graham/Mosaic

站在未屏蔽的辐射源前,你既看不见也感觉不到任何东西。然而,部分辐射会进入你的身体。核废物之所以危险,是因为它会释放电离辐射,包括α粒子、β粒子和伽马射线。α粒子能量太低,无法穿透皮肤;β粒子则可能造成灼伤。如果摄入体内,两者都会损伤内部组织和器官。

然而,伽马射线的穿透范围最大,因此可能对细胞DNA造成最广泛的损伤。这种损伤可能增加日后患癌风险,也是辐射病这一系列症状的主要成因。

一些专家估计,超过1希沃特的辐射剂量足以导致辐射病。症状包括恶心、呕吐、水疱和溃疡;这些症状可能在接触辐射几分钟内出现,也可能延迟数日。患者有可能康复,但辐射剂量越高,康复的可能性越低。通常,骨髓遭到破坏会引发感染和内出血,最终导致死亡。

对于深埋地下的废物,水污染是对公众健康的主要威胁。如果废物中的放射性物质混入流动的水中,就可能迅速穿过基岩进入土壤和湖泊、河流等大型水体,最终经由植物、鱼类和其他动物进入食物链。

为防止这种情况,Cigéo这类地下处置库会非常谨慎地屏蔽所储存的废物。库内将设置金属或混凝土容器以阻挡辐射;液态废物则可混入熔融玻璃浆料,待其凝固后包裹废物,防止泄漏。

除了这些屏障,规划人员还会谨慎选址,以利用周围岩层的特性。Andra新闻官Mathieu Saint-Louis告诉我,Cigéo所在地的黏土层稳定、渗透性极低,因此放射性物质很难到达地表。约10万年后,少数半衰期长、迁移能力很强的物质(如碘-129)或许会以极微量向上迁移;但Saint-Louis表示,届时它们“对人类和环境的潜在影响,远低于环境中天然存在的放射性”。

深层地质处置库被设计为被动系统,也就是说,Cigéo一旦封闭,就不再需要维护或监测。更难规划的是人类闯入的风险,无论是无意还是蓄意。

1980年,美国能源部成立了人类干预工作组,研究人类闯入废物处置库的问题。怎样才能最好地阻止数千年后的居民进入处置库,直接接触废物或破坏处置库,进而造成环境污染?

在接下来的15年里,各类专家参与了这项及后续研究,包括材料科学家、人类学家、建筑师、考古学家、哲学家和符号学家——研究符号、象征及其使用或解读方式的社会科学家。

科幻作家斯坦尼斯瓦夫·莱姆建议培育植物,将有关处置库的警告信息编码进其DNA。生物学家Françoise Bastide和符号学家Paolo Fabbri提出了所谓的“射线猫方案”:通过基因改造,让猫在辐射环境中发光。

抛开这些方案带来的技术挑战和伦理问题不谈,它们都有一个主要缺陷:要取得成功,都依赖外部且不可控的因素。如何才能确保解读这些信息所需的知识一直传承下去?

符号学家Thomas Sebeok建议建立一个所谓的“原子教团”。教团成员将保存有关废物处置库的信息,并传授给新入会者,以确保知识代代相传。

从某个角度看,这与我们当下的原子科学体系并无太大不同:资深科学家将知识传授给博士生。然而,把这样的知识以及由此而来的权力交到一个规模很小的精英群体手中,是一种风险很高、极易遭到滥用的策略。

也许,警示后代有关废物的更好方式,是直接向他们传递信息。

在巴黎郊外的Andra总部,Andra记忆计划负责人Jean-Noël Dumont给我看了一个盒子。盒内塑料盒中固定着两张透明圆盘,直径各约20厘米。“这是蓝宝石圆盘,”他说。每张圆盘由Dumont的前任Patrick Charton构思,采用透明工业蓝宝石制成,并以铂金刻录信息。

每张圆盘造价约2.5万欧元。蓝宝石因经久耐用、耐风化且耐刮擦而被选用,预计能保存近200万年——不过,其中一张已经出现裂纹,这是Andra开放日上一位笨手笨脚的访客造成的。

然而,从极长远的角度看,这些计划也有一个主要缺陷:我们怎么知道生活在100万年后的人还能理解今天使用的任何一种语言?

想想现代英语和古英语之间的差异。我们中有谁能看懂“Ðunor cymð of hætan & of wætan”?(雷声源于热和湿气。)这句话——意思是“雷声源于热和湿气”——距今不过一千年。

语言也常常消亡。例如,约4000年前,在如今属于巴基斯坦和印度西北部的印度河谷,人们使用一种文字书写,现代研究人员至今完全无法解读。100万年后,今天使用的语言恐怕没有一种还能留存。

20世纪90年代初,建筑理论家Michael Brill试图绕开语言问题。他设想打造威慑性景观,景观“非自然、令人不安且令人厌恶”,由巨大而骇人的土方构筑物组成,形状如锯齿状闪电或其他“让身体感到危险……呈现刺伤形态,如荆棘和尖刺”的形状。

任何继续深入园区的人,随后都会看到一系列立石,上面用七种不同语言写着放射性废物的警告信息——但即便这些文字无法辨认,景观本身也应发挥警示作用。为了传达危险感,石刻还会刻上表达惊恐与恐惧的人脸。有一个想法是以爱德华·蒙克的《呐喊》为原型。

不过,这种景观——奇异而令人不安的奇观——可能反而会吸引游客,而非将他们吓退。Andra聘请的符号学家Florian Blanquer说:“我们天生爱冒险,渴望征服险恶的环境。想想南极洲和珠穆朗玛峰。”

再想想20世纪的欧洲考古学家。他们打开埃及国王的陵墓时显然毫不犹豫,尽管墓墙上刻有警告和诅咒。

在Dumont看来,记忆计划有三个主要理由。第一,通过告知后代Cigéo的存在及其内容,降低人类闯入的风险。

第二,尽可能向后代提供信息,让他们自行决定如何处置废物。例如,如果出现新的用途或解决方案,他们或许会想取回废物。伦敦帝国理工学院分子病理学讲席教授Gerry Thomas认为,计划存入处置库的许多废物,未来或许能成为重要的新型非碳燃料来源。

第三,文化遗产:记录完备的地质处置库将为未来的考古学家提供丰富信息。Dumont说:“我不知道还有哪些地方或系统能同时保存过去的物品,并以大量混凝土铭文详细说明这些产品如何制造、来自何处、我们如何看待它们等等。”

记忆的一种传递方式是口述,代代相传。为研究这一方式,Dumont请研究人员考察口述传承的历史案例,并以17世纪连接地中海与大西洋的米迪运河为例。在这里,300年来,同一些家族一直负责维护运河,将技艺从父亲传给儿子。

Dumont还谈到,要确保尽可能多的人听说Cigéo。作为这项策略的一部分,Andra每年举办一系列竞赛,请艺术家提出标记该地点的方案。例如,2016年获奖者Les Nouveaux Voisins设想建造80根混凝土柱,每根高30米,柱顶各栽一棵橡树。随着岁月流逝,柱子会慢慢下沉,橡树则取而代之,在处置库上下留下可见的痕迹。

Image: Emily Graham/Mosaic

离开Andra访客中心后,我驱车穿过色彩斑斓的田园景色,树林呈红褐色,麦田则是明亮的青柠绿,前往只有约90名居民的小村庄比尔。当地人口正在老龄化。

“年轻人如果想继续求学、找工作,就没法留在这里,”Benoît Jaquet告诉我。这个曾经养活约十名农民的村庄,如今只剩两三户。Jaquet并非比尔居民,而是CLIS的秘书长。该组织由当地民选官员、工会及专业团体代表和环保协会组成,旨在向当地社区提供Cigéo相关信息、举办公众会议,并监督Andra的工作,例如委托独立专家审查该机构的工作。

Jaquet说,如果建造处置库,法国法律要求将CLIS改组为一个地方委员会,其存续期与处置库一样长。“所以这也是一种接力传承的方式,”他说。“有地方委员会,就有一份记忆——不是Andra的记忆,而是一份外部记忆。”

与此同时,Andra成立了三个区域记忆小组,每组约有20名感兴趣的当地居民。他们每六个月会面一次,并各自提出传承处置库记忆的建议。目前的想法包括收集和保存口述证言,以及制定每年在当地举行的纪念仪式,由当地人组织、为当地人举办。一场核能界的划界巡游、一场放射性夏至庆典、一场原子五月柱舞。

这个最后的想法与Claudio Pescatore和Claire Mays的研究不谋而合。他们曾任职于总部设在巴黎、支持核问题政府间合作的核能机构。他们在一篇研究论文中写道:“不要隐藏这些设施;不要将它们隔离起来,而要让它们成为社区的一部分……成为地方社会肌理中不可或缺的一部分。”他们还建议为处置库建造一座纪念碑,并指出,如果纪念碑“具有鲜明特色和审美价值,这难道不能成为社区自豪地认领并维护该地点的理由之一吗?”

我问Jaquet,处置库有朝一日会不会成为旅游目的地。他说恰恰相反,CLIS的一些成员认为,“这里的每个人都会因为风险、因为处置库像垃圾桶一样的形象而离开这个地区。当然,也有人认为处置库会创造就业机会,让这里变成新的硅谷。现实也许介于两者之间——但要说成为旅游景点?我不太确定。”

CLIS办公室和市政厅对面,是一栋破旧的大石屋,挂着一条横幅。横幅写着:“比尔自由区:反对核废物的抵抗之家”。自2004年以来,这里一直是一个轮换驻扎的国际反核、反处置库抗议者团体的据点。他们持续反对Cigéo,并且想必也会把自己的信念传给后代;这样一来,抗议者就必然会让人们继续记得这座处置库,并让它留在公众视野中。这栋破旧石屋也因此成了Cigéo的一种纪念碑。

Florian Blanquer说:“所以,事实上,支持处置库的团体需要反对处置库的团体继续存在,才能留下良好的记忆。”“幸好我们在法国——在法国,总有人反对某些事情!”

如果只依靠代际知识传承,就永远无法确保传承链条不中断。如果只依靠直接沟通,就可能留下这样一条信息:它即使在物理上得以保存,最终也无人能够理解。因此,Andra请Blanquer研究如何在不使用文字的情况下传达信息。

许多视觉标志和语言一样,都有鲜明的文化特性。此外,我们知道,标志的含义并非总能历久不变。

尽管如此,Blanquer认为存在一种普遍标志:人的形象。他在一篇会议论文中写道:“每个人……对身体在空间中的感知方式也都相同。空间有上下、左右、前后。”他认为,以动态的人形为基础的象形图(表示词语或短语的图画符号)很可能会被全人类识别。

他现在有了初步构想,但还不够。你可以画一组连环画,展示一个人走近放射性废物、触碰它,然后倒下。但如何确保人们按照正确顺序阅读画格?或者确保他们把触碰废物理解为负面行为?而且,依赖可触及物体视觉呈现的象形图,又如何传达放射性的信息——这种东西既看不见,也摸不着?

为应对这些问题,Blanquer设计了一种他称为“实践符号装置”的系统。它不依赖任何口头语言,而是通过教学,让接触到它的人学会一种专为此目的创造的全新交流系统。

Blanquer设想在地下建造一系列通道,或许设在处置库的通道隧道内。第一条通道的墙上有一幅矩形象形图,画着一个人沿通道行走,还有一串脚印标明前进方向。

走廊尽头有一个洞、一架梯子和另外三幅象形图。一幅圆形图画着一个人抓住梯子;一幅三角形图画着一个人没有抓住梯子,因此摔落。后面依此类推。

这样一来,人们就能逐渐发现规律:首先,他们会知道墙上画的人形与人在此处的行为有关;其次,他们会知道应该模仿圆圈中的行为,避免三角形中的行为。Dumont说:“真正有意思的是人们能够自学。放眼长远,当你不能只依赖代代相传时,学习就很重要。”

关于如何应对人类闯入威胁,还有一个更激进的建议:将处置库彻底隐藏起来,不让后代发现。

一些人认为,处置库是被动系统,很可能深埋地下,位于没有深层自然资源的地区,因此保存记忆的问题并无实际意义。

目前,没有人能想象未来会有什么理由让人挖掘490米深,抵达计划建造Cigéo的黏土层。这降低了意外闯入的可能性。再过大约——比如说——10万年,地表几乎所有痕迹以及任何复杂的地上标记都会消失。留下的只有一些浅浅的凹痕,也许还有一两处轻微的凸起。在未经训练的人眼中,这些或许只是地形的自然形态。最终,一切将仿佛从未有人来过,仿佛没有什么值得任何人铭记。

但布朗凯尔警告说,遗忘并非易事:“你不能对自己说:‘我会把这件事忘掉。’这就像试图不去想粉红色的大象。如果你想忘掉它,首先就得清除所有相关信息。这就意味着要关闭互联网,销毁许多电脑、报纸和书籍。”

他认为,丹麦电影制作人迈克尔·马德森曾用来形容芬兰核废料处置库的那句话——“一个你必须永远记得去遗忘的地方”——已经不可能成为对Cigéo的描述。

去年夏天,我和几位朋友出发,徒步走了里奇韦古道的一段。这是一条古老的长途路线,穿过英格兰南部的奇尔特恩丘陵和北威塞克斯丘陵。在怀特利夫山,白垩质的白色小径经过一座新石器时代长冢遗址附近,距今约5000年。土堆隆起在山坡上,一眼就能看出它并非自然形成;但如今,除了一个低矮的草丘,几乎别无可看。那里可以俯瞰白金汉郡的田野和树林,以及小镇普林斯里斯伯勒。

我们不知道是谁建造了这座墓室,也不知道葬在其中的人的名字、他们说什么语言,以及他们认为5000年后的世界会是什么样子。凝视着这座长冢时,我感受到的不是与过去的延续,而是距离。

20世纪30年代,一位名叫林赛·斯科特的考古学家打开了怀特利夫山的长冢,发现了人类骨骼遗骸、约60件陶器、燧石碎片和动物骨骼。正如我们进入墓室寻找答案,未来的考古学家或许有一天也会穿行于我们称为Cigéo的地方那混凝土建造的通道和隧道之中。

他们向黑暗中窥望,心里会问:是谁建造了这个地方?为什么?他们为什么来到这里,挖到如此深的地下?他们在逃避什么,或者想要藏起什么?

借着随身携带的光,考古学家会看到通道墙壁上的标记。他们走近些,辨认出一串脚印,沿着通道向前延伸。在逼近的黑暗中,真相渐渐明朗——有人给他们留下了一条信息。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。