五千六百万加仑。这是由于政府秘密任务为世界上第一个原子武器提供钚以及随后的冷战而在汉福德基地留下的放射性储罐废物的数量。如今，汉福德场地被称为世界上技术最复杂的环境挑战之一。

“必须处理的遗留废物量和处理成本是天文数字。这是一笔巨额资金，在问题解决之前，我们必须继续监控储罐，”化学工程师里德·彼得森(ReidPeterson)说西北太平洋国家实验室(PNNL)。

彼得森花了近三十年的时间致力于能源部(DOE)环境管理办公室场地的储罐废物问题。他是国家应对措施的一部分，旨在控制萨凡纳河遗址废物罐中的苯气体打嗝达到可燃极限。他帮助开发了不同的化学分离技术。但在他为清理此类化学复杂的放射性废物的挑战做出的众多贡献中，有一项贡献卓著：捕获铯137。

Cesium-137大部分是人造的。它在核废料中大量存在，因为它是制造钚的副产品，钚是核武器生产的必要步骤。科学家们已经找到了如何将这种放射性废物安全地储存在玻璃中，但在此之前，需要对一部分液罐废物进行处理，以去除大部分铯137。

这是因为它发出的伽马辐射——能量高于X射线——可以穿透人体，甚至可以穿透钢铁，这使得工人操作和维护用于制造低活性废玻璃的加工技术非常危险。十多年来，这一直是彼得森面临的挑战。截至今天，在PNNL研究的支持下，汉福德的工作人员已从超过697,000加仑的储罐废物中去除了铯，这是汉福德清理进展的一个重要里程碑。

除铯技术的演变

2008年，彼得森和PNNL的其他研究人员在一个试点项目中成功证明，他们可以使用设置在核废料罐旁边的系统去除铯。事实证明，将清除系统直接插入单个储罐是一种具有成本效益的方法。

短短三年后，地震和引发的海啸导致日本福岛第一核电站发生核熔毁，这一演示被证明很重要。为了应对事故，必须加快并迅速部署铯去除技术。

“活动结束后几天内，我前往华盛顿对应该使用哪些技术进行审查，”彼得森说。“我多次前往福岛，审查他们的铯去除技术。我们会经过已经爆炸的反应堆，当我们开车经过时，我的剂量计会发出响声，因为辐射太多了。”

由于这一响应，该团队于2011年获得了美国能源部部长奖。

福岛的清理工作促进了在萨凡纳河遗址以及最终在汉福德部署类似系统。世界实时地看到了该技术的有效性。

去除铯，每分钟五加仑

彼得森是项目经理，他将铯去除技术从实验室规模带到了全高度演示，使罐区运营商有信心进行全面运营。在汉福德工厂，它被称为罐边铯去除(TSCR)系统。

TSCR在集装箱内构建的系统中对废物进行预处理，钢柱通过叉车放置在集装箱内。储罐废物通过过滤器流入塔中。柱内是离子交换介质，由二氧化硅和钛的混合物作为主要成分组成。离子交换介质类似于白色的小珠子，虽然很小，但它们具有强大的能力——捕获铯。

“这东西喜欢铯，”彼得森谈到离子交换介质时说道。“当液体流经过滤器并进入色谱柱时，介质会吸收大部分液体。”

这是一个复杂的平衡，需要使液体流动的速度恰到好处，以便介质有足够的时间吸收铯。

彼得森和他在PNNL的团队在汉福德基地的一个名为放射性废物测试平台的特殊实验室中小规模地模拟了TSCR。

“通过放射性废物测试平台，我们确信TSCR正在按预期方式工作，因为我们拥有与系统性能完美匹配的所有实验室数据，”他说。

一旦色谱柱满了，系统就会暂停，并用另一个色谱柱替换该色谱柱。HanfordTSCR系统自2022年1月起开始运行。它可以24/7运行，流量为每分钟5加仑预处理的废物。但是，废物经过预处理后会怎样呢?

从放射性液体到稳定的玻璃

TSCR是利用一种称为玻璃化的工艺将液体废物稳定到玻璃中(实际上使其成为玻璃结构的一部分)这一更大目标的第一步。汉福德的工作人员将使用玻璃化技术将预处理后的废物与玻璃形成材料混合，在高温熔化器中将其加热至1,150°C以上，并将熔融玻璃倒入大型钢容器中，在那里冷却并固化以进行长期处置。

“在汉福德‘Vit工厂’启动之前，需要对800,000加仑的储罐废物进行预处理并做好准备，”彼得森说。

预处理是至关重要的一步，主要原因有两个：安全性和成本。

“我们希望能够对设备进行接触维护，而不是必须远程完成所有工作，”彼得森说。“如果不先去除铯，就必须有6英尺厚的混凝土保护墙，整个设计理念也必须改变，从而导致成本更高。”

HanfordVit工厂的正式名称为废物处理和固定厂，目前计划于2025年开始运营。虽然超过697,000加仑是一个重要的里程碑，但这只是仍在等待预处理的废物中的一小部分。后续项目可能会通过扩大台橡的规模来加快预处理过程。

彼得森说：“我29年前开始了这一职业生涯，并一直坚持下去，因为这是一个需要解决的重大问题。”最近，他因对化学工程的贡献而被AIChE核工程部门授予罗伯特·E·威尔逊奖。

“我每天都会收到一张纸条，上面写着TSCR已处理了多少加仑，”他说。“能够支持正在运行并有效运行的事物，感觉我们正在取得非常重要的进展。”

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