新模型預測核廢料地下處理系統的長遠影響
隨著全球多個國家重新推動核能發展，核廢料應該點處理，依然係一個充滿政治爭議嘅課題。以美國為例，佢哋唯一嘅長期地下核廢料儲存庫已經無限期擱置。科學家而家用模擬同實驗方法去研究地下核廢料處理嘅影響，希望可以建立公眾同決策者對呢個過程嘅信心。
麻省理工學院（MIT）、勞倫斯伯克利國家實驗室同奧爾良大學嘅科學家最新研究就向前邁出一大步。佢哋利用新研發嘅高性能計算軟件，成功模擬地下核廢料同周邊環境嘅相互作用，結果與瑞士一個地下實驗室嘅實驗數據高度吻合。
呢份由MIT博士生Dauren Sarsenbayev同助理教授Haruko Wainwright聯同Christophe Tournassat及Carl Steefel共同撰寫嘅研究，已經發表喺權威學術期刊《PNAS》上。
Sarsenbayev表示：「呢啲強大嘅計算工具，加上瑞士蒙特泰利（Mont Terri）研究基地嘅實際實驗，幫我哋理解放射性核素喺地下系統中點樣遷移。」
團隊希望呢項研究能夠提升政策制定者同公眾對地下核廢料長期安全嘅信任。
Wainwright強調：「呢項結合計算同實驗嘅研究，對提升我哋對廢料處理安全評估嘅信心非常重要。隨住核能重新成為應對氣候變化同保障能源安全嘅關鍵來源，驗證廢料處理方案就更加刻不容緩。」
模擬結果與實驗數據的對比
將核廢料處理於地下深層地質結構中，被認為係目前管理高放射性廢料最安全嘅長期方案。唔少研究都集中喺核廢料中放射性核素喺自然及人造地質材料中嘅遷移行為。
自1996年成立以來，瑞士北部嘅蒙特泰利研究基地一直係國際科研團隊用嚟研究Opalinus泥岩等材料嘅重要實驗場。Opalinus泥岩係一種厚實、防水嘅泥岩，喺山體隧道區域非常豐富。
Sarsenbayev講：「呢個基地係世界上最具價值嘅實驗場之一，因為佢提供咗數十年關於水泥同泥岩相互作用嘅數據。呢啲材料係全球多個國家打算用作核廢料工程屏障同地質儲存庫嘅主要選擇。」
研究團隊中，Tournassat同Steefel研發咗一套高性能計算軟件，改進模擬核廢料同工程及自然材料嘅相互作用。
過去，科學家對核廢料同水泥-泥岩屏障嘅反應了解有限，因為呢啲屏障係地下由不規則混合材料組成。而現有模擬放射性核素同水泥-泥岩相互作用嘅模型，通常未考慮泥岩中帶負電嘅礦物所產生嘅靜電效應。
Tournassat同Steefel嘅新軟件CrunchODiTi就能夠考慮呢啲靜電效應，係目前唯一可以喺三維空間中模擬呢啲相互作用嘅工具。CrunchODiTi係基於舊有軟件CrunchFlow發展而成，今年再度更新，設計用於多台高性能電腦同時並行運算。
團隊分析咗一個已有13年歷史嘅實驗，初步聚焦於水泥同泥岩嘅岩石相互作用。近年嚟，實驗中喺水泥區域附近嘅鑽孔注入咗帶正負電荷嘅離子混合物。團隊特別關注放射性核素同水泥-泥岩交界處約1厘米厚嘅「皮層」，並將實驗結果同軟件模擬對比，發現兩者高度吻合。
Sarsenbayev指出：「呢個結果非常重要，因為以前嘅模型好難準確配合實地數據。令人驚喜係，皮層呢啲細微嘅物理化學變化，竟然可以用嚟調和實驗同模擬數據。」
實驗顯示，新模型成功考慮咗與泥岩豐富成分相關嘅靜電效應，並準確反映咗材料喺蒙特泰利隨時間嘅相互作用。
Sarsenbayev補充：「呢啲發現係基於多年研究，針對呢啲界面發生嘅礦物沉澱同孔隙堵塞現象嘅假設，我哋嘅結果強烈支持呢啲假設。」
佢強調：「呢啲多屏障系統模擬需要極高嘅解析度同大量計算資源，而呢套軟件非常適合用嚟模擬蒙特泰利嘅實驗。」
評估核廢料處理方案
呢個新模型有望取代舊有用於地下地質儲存庫安全評估嘅模擬工具。
Sarsenbayev解釋：「如果美國最終決定用地質儲存庫處理核廢料，呢啲模型就可以幫助決定最適合嘅材料。例如，目前泥岩被視為合適嘅儲存介質，但鹽岩結構亦係另一個潛在選擇。呢啲模型可以幫我哋預測放射性核素喺千禧年嘅命運，從數月、數年甚至到數百萬年嘅時間尺度都能涵蓋。」
佢又表示，呢個模型對其他研究者相當友好，未來團隊可能會用機器學習開發成本較低嘅替代模型。
實驗將於本月晚些時候提供更多數據，團隊計劃將新數據與其他模擬結果比較。
Sarsenbayev話：「我哋嘅合作夥伴會攞呢塊水泥同泥岩，進一步做實驗測量皮層嘅精確厚度，以及界面上所有礦物同相關過程。呢個工程龐大，需要時間，但我哋希望盡快分享初步數據同軟件。」
眼下，研究人員希望呢項工作能夠促成一個政策制定者同公眾都能接受嘅長期核廢料儲存方案。
Sarsenbayev總結：「呢個跨學科研究結合咗實地實驗，證明我哋能夠預測放射性核素喺地下嘅命運。MIT核科學與工程系嘅座右銘係『科學。系統。社會。』我相信呢項研究完美融合咗呢三個方面。」
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評論與啟示
呢篇研究喺核廢料長期安全處理領域帶嚟一個重大突破。過去核廢料地下處理方案嘅最大挑戰之一，係缺乏足夠嘅數據同準確模型去預測放射性物質喺複雜地質屏障中嘅行為。MIT團隊結合高性能計算同長期實地實驗，成功建立咗一套能精細模擬電化學效應及多物理過程嘅三維模型，呢點係以往模型難以企及嘅。
對香港呢啲高度人口密集、土地有限嘅地區而言，核廢料處理同樣係一個不可回避嘅問題。雖然香港未必直接涉及大型核電廠，但全球核能發展趨勢同核廢料管理安全，對我哋嘅能源政策同環境安全都有啟發作用。呢種跨學科、結合實驗與模擬嘅研究模式，值得本地科研機構及政策制定者借鏡。
同時，研究中提到嘅機器學習應用前景，為核廢料安全評估帶來新思維。未來若能透過人工智能降低計算成本，提高模擬效率，將更有助於快速評估多種地質條件下嘅廢料行為，從而支援更靈活同可行嘅核廢料儲存策略。
然而，科學技術只係解決核廢料問題嘅一部分，最終仍需社會共識同政治決策。研究團隊強調提升公眾同決策者信心，反映咗現實中核廢料處理方案必須兼顧科學證據與社會接受度。未來推動核能發展，必須同步做好透明資訊公開同公眾教育，減少誤解及恐懼。
總括而言，呢項研究不但為核廢料地下處理提供咗更科學嘅信心基礎，亦展示咗高性能計算與跨國合作嘅力量，係核能安全領域嘅一盞明燈。希望類似技術同理念，將來可以喺全球更多核廢料處理項目中實際應用，保障人類同環境嘅長遠安全。
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![In a brightly lit indoor setting, likely a press conference room, two uniformed police officers flank a man in a plain brown t-shirt. The officers, wearing blue shirts with epaulets and badges, have a firm but neutral grip on the man's shoulders, directing him towards the cameras. The man [image uploaded] with short dark hair, is smiling subtly and maintaining eye contact with the lens.
Stretching across the foreground is a white-draped table, upon which a diverse collection of women's underwear is meticulously displayed. There are dozens of pairs in various colors, patterns, and styles, including solid hues of red, blue, pink, and black, as well as leopard print and other designs. Several microphones with news station logos are placed among the undergarments, pointing towards the man and officers.
Behind the table, a throng of journalists and photographers are actively documenting the event. Many are holding professional video cameras with large lenses and attached lights, while others are using DSLR cameras with flash attachments, and some are capturing footage with their smartphones. The room is illuminated by rectangular fluorescent light panels on the ceiling, casting an even glow. The overall atmosphere suggests a formal public presentation, possibly a police press briefing or an arrest announcement.](https://ssfuture.shop/wp-content/uploads/ai_gen_1764968297-300x300.png)
