芬蘭核廢物管理公司將在奧爾基洛托開展地下水化學(xué)建模

2022年4月28日

        芬蘭核廢物管理公司Posiva Oy啟動了一個項(xiàng)目，將使用世界最高效的計(jì)算機(jī)對奧爾基洛托（Olkiluoto）現(xiàn)場基巖的地下水化學(xué)進(jìn)行建模。該項(xiàng)目旨在對未來的乏燃料進(jìn)行最終處置。

        乏燃料最終處置責(zé)任方Posiva由芬蘭核電公司Fortum和Teollisuuden Voima Oyj共同所有。“這可能是迄今為止世界上最苛刻的地下水化學(xué)建模。這一項(xiàng)目的目標(biāo)是驗(yàn)證長期安全性與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性之間的平衡，將為未來的工業(yè)最終處置開辟道路，”Posiva指出。

        四十年來，奧爾基洛托現(xiàn)場一直在進(jìn)行基巖和地下水建模，以最終處置核廢料。現(xiàn)在信息技術(shù)的進(jìn)步為更精確的建模提供了機(jī)會，能夠分析由于地質(zhì)和氣候變化而導(dǎo)致的地下水化學(xué)演變。

        3月，Posiva啟動了“水文地球化學(xué)反應(yīng)遷移模型”項(xiàng)目，旨在利用高效計(jì)算機(jī)分析未來長達(dá)一百萬年的地下水化學(xué)變化，然后利用建模結(jié)果來確定在奧爾基洛托基巖中要開挖的隧道的回填程度，并加大泄漏限制，作為開挖進(jìn)展的先決條件。

        由于建模時間跨度長，建模區(qū)域范圍大（約70立方千米），需要很強(qiáng)的計(jì)算能力。計(jì)算機(jī)要計(jì)算的內(nèi)容不少，因?yàn)閹r石和水之間的每一次反應(yīng)以及微生物傳播的過程都會不斷改變環(huán)境狀況。

        該項(xiàng)目將采用世界最高效的計(jì)算機(jī)平臺。在世界范圍內(nèi)，有幾個高效計(jì)算機(jī)平臺適合這一項(xiàng)目。其中包括世界計(jì)算速度最快的超級計(jì)算機(jī)LUMI（芬蘭語：白雪）。今年，它將在芬蘭的Kajaani小鎮(zhèn)發(fā)揮最大的潛能。LUMI超級計(jì)算機(jī)占地面積大約相當(dāng)于一個網(wǎng)球場，重量接近150噸，計(jì)算能力超過150萬臺常規(guī)筆記本電腦的總和，即552petaflops或每秒超過5.52億次浮點(diǎn)運(yùn)算。其他計(jì)算平臺包括巴塞羅那的MareNostrum計(jì)算機(jī)和德國的Forschungscentrum Jülich科學(xué)研究中心。

        Posiva化學(xué)家Tiina Lamminmäki解釋說，稍后將為項(xiàng)目選擇計(jì)算平臺。“一旦我們了解了數(shù)十萬年來地下水化學(xué)的變化，我們就能知道什么樣的儲存設(shè)施和工程屏障是最佳的。”

        建模分為三個階段。第一階段從最后一個冰河時代開展到現(xiàn)在，大約一萬年時間。第二階段延續(xù)了一百多年，包括最終處置庫的建設(shè)和實(shí)際的最終處置操作。“在第三階段，研究人員對乏燃料最終處置設(shè)施在2120年代封存以后的地下水化學(xué)變化進(jìn)行了研究，”Lamminmäki說。

        未來重要的里程碑包括下一個冰河時代和海洋階段，屆時奧爾基洛托將被水覆蓋。冰河時代的時間與氣候變化有關(guān)，但根據(jù)目前的觀點(diǎn)，冰川期將在5萬年至38萬年內(nèi)發(fā)生，具體取決于大氣中溫室氣體的濃度。

        （編譯：國核自儀 陳瀟莉，轉(zhuǎn)載請注明出處）