Deep Isolation与哈里伯顿合作,将石油钻井技术用于核废料处置
要点速览
- •Deep Isolation与哈里伯顿正在德克萨斯州中部的演示中心合作,测试利用石油行业开发的现代定向钻井技术将核废料密封罐埋入地下约两英里深处。
- •超过95,000公吨的乏核燃料目前临时存储在美国30多个州的临时设施中,没有永久处置设施投入运营,尤卡山项目实际上已陷入停滞。
- •哈里伯顿计划于明年初钻探第一口先垂直后水平的测试井,以证明5,000磅重的废料密封罐可以在地下数千英尺处进行投放和回收。
- •联邦《核废料政策法》目前将永久性核废料处置许可限制在尤卡山,形成了重大监管壁垒,特朗普政府和国会正致力于解决这一问题。
- •Deep Isolation于7月在OTCQB市场上市,市值近3亿美元,近期获得了三项能源部拨款,用于研究AI辅助的废料处置场地筛选。

在德克萨斯州中部卡梅伦镇(人口5,300)附近,一条碎石路穿过一扇安全门,门上的标牌写着"当心牛群"。这个警告并非夸张:牛群经常堵住道路,耽搁前往大型石油钻井平台的访客。一名身穿红色哈里伯顿工装、头戴安全帽的工人还额外提醒:当心蛇和蝎子。"不是想吓你,这只是安全须知的一部分,"他说。
这里就是深钻孔演示中心,是核废料初创公司Deep Isolation Nuclear、油田服务巨头哈里伯顿及其他合作方的联合基地。他们的共同目标是:及时解决国家的核废料处置难题,为AI数据中心建设热潮所推动的下一代核能复兴提供支撑——这些数据中心的电力需求已经促使微软、亚马逊和谷歌等主要科技公司宣布了核能合作交易。
合作方计划利用现代定向石油钻井技术,将放射性废料永久埋藏于地下约2英里深处,存放在特制的5,000磅密封罐中。
"要确保核能有良好的发展路径,我们必须解决废料问题,"Deep Isolation首席执行官Rod Baltzer表示。"我们可以钻到典型[矿井式核废料]处置库两倍的深度,然后沿着一个与地表隔绝了一百万年的地层进行处置。"
废料问题的规模
截至目前,超过95,000公吨的乏核燃料——而且数量还在增长——分散存储在30多个州的约80个临时设施中,没有任何永久处置设施可用。核能目前供应美国约19%的电力,这意味着废料问题直接关系到该国现有能源结构的重要组成部分——不仅仅是未来的反应堆。
在内华达沙漠尤卡山建设全国性废料处置库的数十年努力已基本失败,联邦政府仍在继续寻找出路。从全球来看,只有芬兰已经批准并建造了乏核燃料深层地质处置库——Posiva公司的Onkalo设施,预计将于2025年左右投入使用——这凸显了美国和大多数其他国家在永久处置方面远远落后。今年7月,美国能源部(DOE)公布了五个候选州——爱达荷州、路易斯安那州、俄克拉何马州、田纳西州和犹他州——作为"核能生命周期创新园区"的最终入围者,专注于核燃料回收和废料处理。即使回收技术被证明可行,残余废料仍需进行处置。
Deep Isolation相信它找到了解决方案:在核电站附近——或任何其他地点——钻探深孔进行安全处置。"你可以把废料放在它产生的地方,"Baltzer说。
连接两个行业
将石油钻井技术与核废料处置相结合的想法最早在大约40年前就被提出过,但当时的技术和经济条件并不成熟。如今这一构想重新受到关注,部分原因是能源行业在钻探更长油井方面取得了显著进展,包括水平钻井技术,以从地质岩层中开采更多原油。
Deep Isolation方法的一个关键特点是,埋入地下的核废料密封罐在紧急情况下可以被回收。
Baltzer告诉《财富》杂志,核能行业没有人充分认识到过去10到20年间石油钻井技术取得的巨大进步。"石油天然气行业的人说,'我们每天都在做这个,'"他说。"而核能行业的人则说,'天哪,我不知道你们还能这样做并且能回收。这太厉害了。'我们意识到存在这种脱节——他们之间根本就没有交流过。"
Deep Isolation工程执行副总裁Jesse Sloane表示,随着AI竞赛加剧,时间已经非常紧迫。特朗普政府已承诺到2050年将核能发电量提高四倍。
"如果不回答'废料怎么处理'这个问题,就无法实现这个目标,"Sloane说。
演示阶段
明年初,哈里伯顿将使用超大钻头钻探第一口测试井——在地下数千英尺进行垂直和水平钻探。随后团队将演示起重机如何伸入井中,逐一回收每个密封罐。
"核能界真的希望看到我们在这里以实际规模和深度做一些事情,然后他们才能真正支持这个项目,并理解它其实有多简单,"演示中心执行主任、前能源部核能副助理部长Andy Griffith说。
"即使在今天,人们还是会说,'嗯,我不知道,这太冒险了。如果卡住了怎么办?如果密封不好怎么办?'"Griffith继续说道。"而石油天然气行业的人则表示,'这不是什么大事。'但对于不熟悉的人来说,他们希望看到实际操作。这正是我们在这里做的。我认为之后他们会更加开放。"
页岩油革命的部分突破来自于先垂直后水平钻井技术,以深入地下更深层,打开更多页岩岩层释放其中的液体。同样的技术将在此应用——只不过这次是将核废料密封罐运送到更远离地表和井口的位置。
一个常见的误解——甚至包括石油行业内部——是认为先垂直后水平钻井会形成"L"形。实际上,井可能先钻到近1英里深,然后以每100英尺大约4度的角度逐渐弯曲。
"这是一个非常平缓的弯曲,"Griffith说。"如果你在一个每100英尺弯曲4度的井段往下看,在任何一段你都感觉不到它在弯曲,因为弧度太平缓了。"
工程挑战
虽然石油行业现在已经可以常规性地钻探4英里长的水平井,但要为核废料处置复制这一壮举仍面临重大工程挑战。
典型的油井在接近底部处大约钻8英寸宽。核废料井则需要约22英寸的直径——几乎是标准尺寸的三倍。这意味着先使用比正常更大的钻头,然后用一种叫做"扩孔器"的工具进一步扩展宽度。
哈里伯顿北美区域经理Jason Foreman将这项工作描述为既"有趣"又"令人兴奋"。
"我们在世界各地钻探各种组合挑战的油井,每天都在做,"Foreman告诉《财富》杂志。"这个项目把它们全部结合在一起,使其成为一个独特的挑战。"
"这种组合包括我们要达到的深度、偏斜度、水平段、井眼直径,以及我们要穿过的高研磨性地层,"他继续说道。"这些因素结合在一起构成了一个独特的挑战,我们不确定以前是否有人做过。"
为这些15英尺长的核废料密封罐钻井造价高昂,但Deep Isolation押注其经济效益将远低于建造尤卡山等大型处置库的成本。
Foreman承认,哈里伯顿在AI和核能行业方面相对较新,但他强调这项工作从根本上说仍是"建井"。核能是"另一种能源",而哈里伯顿从事的就是能源业务,他说。"从我们的角度来看,这就是一口井。在这个市场中,他们正在进入一个哈里伯顿赖以生存的领域。"
公司背景与势头
Deep Isolation十年前由Liz Muller和她的物理学家父亲Richard Muller创立。他们在2018年招募了资深核废料高管Baltzer加入团队。
2024年,Liz Muller将CEO职位移交给Baltzer——正值发展势头开始增强之际——自己则创办了一家姐妹公司Deep Fission,正在开发同样在地下运行的小型模块化核反应堆。
Deep Isolation于今年7月在场外交易风险市场OTCQB上市,市值近3亿美元。然而,Baltzer承认,公司在真正扩大规模之前仍需完成演示项目、吸引更多资金,并解决监管问题。
"在核燃料循环后端废料领域工作了25年,这是我见过的最高的关注度,"Baltzer说。
上个月,能源部选中Deep Isolation与劳伦斯伯克利国家实验室和南卡罗来纳大学一起获得三项拨款,作为特朗普政府"创世纪使命"计划的一部分,旨在利用AI实现"能源主导"。这些拨款将资助利用AI建模进行最佳核废料处置场地筛选和设计的研究。
监管与政治障碍
尽管取得了诸多进展,最大的障碍可能是联邦《核废料政策法》,该法实际上禁止在尤卡山以外进行任何永久性核废料处置许可——而该项目目前实际上已经搁置。特朗普政府和国会正在积极评估可能的解决方案。自2015年以来,能源部还在推进一项基于同意的选址流程,邀请社区自愿作为临时存储设施的东道主,但该倡议迄今尚未产生获得许可的场地。
前进之路并不平坦。虽然公众舆论已经重新倾向于支持核能,但许多社区对当地建设核电站仍持怀疑态度,更不用说核废料处置设施了。这也是为什么长期以来将废料集中存储在内华达州乡村地区被认为是最小阻力路径的原因。
此外,Deep Isolation方法的安全性仍有待明确证明,即使这一概念在理论上看起来可行。
国际前景与时间表
Baltzer承认,Deep Isolation可能需要在国际上开发其首个商业项目。该公司正在与保加利亚和其他潜在合作伙伴积极洽谈。首个项目——无论最终选址在哪里——预计要到2030年代初才能投入运营。如果美国监管体系在此之前得到改革,这一时间节点仍可能与预期中的核能复兴相契合。
"我们希望邀请我们的社区、监管机构来看看,让他们实地考察,了解它如何运作,"Baltzer说。
目前,前往德克萨斯州中部深钻孔演示中心的访客可以亲眼目睹这项工作——前提是他们记得沿途注意牛群、蛇和蝎子。