新聞宏觀經濟Deep Isolation與Halliburton合作,將石油鑽井技術應用於核廢料處置

Deep Isolation與Halliburton合作,將石油鑽井技術應用於核廢料處置

作者: Fortune Crypto·

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  • Deep Isolation與Halliburton在德州中部的示範中心合作,測試利用石油行業開發的現代定向鑽井技術,將核廢料密封罐埋入約兩英里深的地底。
  • 超過95,000公噸的用過核燃料目前暫存在美國30多個州的臨時設施中,沒有永久處置場投入運作,尤卡山項目實質上已停滯。
  • Halliburton計劃於明年初鑽掘第一口先垂直後水平的測試井,以證明5,000磅重的廢料密封罐可以從地下數千英尺處進行投放和回收。
  • 聯邦《核廢料政策法》目前將永久核廢料處置許可限制於尤卡山,形成了川普政府和國會正在努力解決的重大法規障礙。
  • Deep Isolation於7月在OTCQB市場上市,市值近3億美元,近期獲得三筆DOE補助金,用於研究AI輔助的廢料處置場址篩選。
Deep Isolation與Halliburton合作,將石油鑽井技術應用於核廢料處置

在德州中部鄰近卡梅倫(Cameron)這個人口僅5,300人的小鎮,一條碎石路通往一道安全門,門上的告示牌寫著:「小心牛隻。」這項警告並非誇大其辭:牛群經常擋在路中,延誤了訪客前往一座巨大的石油鑽井平台的行程。一名身穿紅色Halliburton工作服、頭戴安全帽的工作人員額外提醒:注意蛇與蠍子。「不是要嚇你,這只是安全須知的一部分,」他說。

這裡是深鑽孔示範中心(Deep Borehole Demonstration Center),由核廢料初創公司Deep Isolation Nuclear、油田服務巨頭Halliburton及其他合作夥伴共同設立。他們的共同目標是:及時解決國內的核廢料處置問題,以支持由AI資料中心建設熱潮所推動的下一代核能復興——這些資料中心的電力需求已促使微軟(Microsoft)、亞馬遜(Amazon)和Google等主要科技公司宣布簽訂核能協議。

合作夥伴計劃利用現代化的定向石油鑽井技術,將放射性廢料永久封存於地下約2英里深處,放置於特殊設計的5,000磅密封罐中。

「要確保新核能有一條良好的發展路徑,我們必須先解決廢料問題,」Deep Isolation執行長Rod Baltzer表示。「我們可以深入到典型〔開採式核廢料〕儲存庫的兩倍深度,然後沿著一個與地表隔絕了一百萬年的地質結構前行。」

廢料問題的規模

截至目前,超過95,000公噸的用過核燃料——且數量持續增加——暫存在全美約80個地點、涵蓋30多個州的臨時設施中,沒有任何永久處置設施可用。核能目前約占美國電力供應的19%,這意味著廢料問題直接關係到國家現有能源結構的相當大部分——而不僅僅是未來的反應爐。

在內華達州沙漠的尤卡山(Yucca Mountain)建設一座全國性廢料儲存庫的數十年努力已大體失敗,聯邦政府仍在設法找出後續方案。在全球範圍內,僅有芬蘭已取得許可並建成了一座用過核燃料深地質處置庫——Posiva的Onkalo設施,預計於2025年前後投入運轉——這凸顯了美國和大多數其他國家在永久處置方面嚴重落後。今年7月,美國能源部(DOE)公布五個州——愛達荷州、路易斯安那州、奧克拉荷馬州、田納西州和猶他州——為「核燃料生命週期創新園區」的入圍者,致力於核燃料回收與廢料處理。即便回收技術證明可行,殘餘廢料仍需進行處置。

Deep Isolation相信它已找到解決方案:在核電廠附近——或任何其他地點——鑽掘深孔以進行安全處置。「你可以把它放在產生廢料的地方,」Baltzer說。

橋接兩個產業

將石油鑽井與核廢料技術相結合的概念最早約在40年前就被提出,但當時的技術和經濟條件尚不可行。如今這個想法重新受到關注,部分原因是能源行業已在鑽掘更長的油井方面取得重大進展,包括水平鑽井,以從地質岩層中開採更多原油。

Deep Isolation方法的一個關鍵特點是,埋入地下的核廢料密封罐在緊急情況下可以被回收。

Baltzer告訴《Fortune》,核能行業中沒有人真正了解石油鑽井在過去10到20年間所取得的巨大技術進步。「石油和天然氣行業的人會說,『這是我們每天都在做的事,』」他表示。「而核能行業的人則驚嘆,『天哪,我不知道你們可以做到這一點並回收。太厲害了。』我們意識到存在這種脫節——他們只是彼此沒有交流。」

Deep Isolation工程執行副總裁Jesse Sloane表示,隨著AI競賽升溫,時機至關重要。川普政府已承諾到2050年將核電產能提高至四倍。

「你不可能在回答『那廢料怎麼辦?』這個問題之前就做到這一點,」Sloane說。

示範階段

明年初,Halliburton將使用超大鑽頭鑽掘第一口測試井——垂直和水平深入地下數千英尺。隨後,團隊將展示吊車可以伸入井中,逐一回收每個密封罐。

「核能界真的很希望看到我們在此地以實際規模和深度做一些事情,然後他們才能真正支持這個方案,並理解它實際上有多麼簡單,」示範中心執行董事、前DOE核能副助理部長Andy Griffith表示。

「即使在今天,人們仍然會說,『嗯,我不知道,這太冒險了。如果卡住了怎麼辦?如果密封失效怎麼辦?』」Griffith繼續說道。「而石油和天然氣行業的人則認為,『這沒什麼大不了的。』但對不熟悉的人來說,他們想親眼看到它被完成。這就是我們在這裡做的事情。我認為他們會更加接受。」

頁岩油革命的部分革新正是源於先垂直再水平鑽井,以深入地下更深處的頁岩層,釋放其中封存的液體。相同的技術將應用於此——不同的是,這次是為了將核廢料密封罐帶到更遠離地表和井口的位置。

一個常見的誤解——甚至存在於石油行業內部——是認為先垂直後水平的鑽井會形成一個「L」形。實際上,油井可能鑽入近1英里深,然後以每100英尺約4度的速率彎曲轉向。

「這是一個非常漸進的彎曲,」Griffith說。「如果你沿著每100英尺4度的彎曲向下看,在任何給定的區段你都無法分辨它是彎曲的,因為它太漸進了。」

工程挑戰

雖然石油行業現在已常規性地鑽掘長達4英里的水平油井,但要在核廢料處置中複製這一壯舉仍面臨重大工程挑戰。

典型的油井底部寬度約為8英寸。核廢料井則需要約22英寸的直徑——幾乎是標準尺寸的三倍。這意味著需要使用比正常更大的鑽頭,然後再用一種名為「擴孔器」(hole opener)的工具進一步擴大孔徑。

Halliburton北美區域經理Jason Foreman將這項工程描述為既「有趣」又「好玩」。

「我們每天在世界各地鑽井,面對各種不同的挑戰組合,」Foreman告訴《Fortune》。「這個項目將所有挑戰集中在一起,使其成為一個獨特的考驗。」

「這是一個包含了深度、偏移、水平井段、孔徑以及我們所穿過的磨蝕性地層的綜合組合,」他繼續說道。「這些因素加在一起創造了一個我們不確定是否曾被完成過的獨特挑戰。」

為這些15英尺長的核廢料密封罐鑽掘油井耗費不菲,但Deep Isolation押注其經濟效益將遠低於建造尤卡山等大型儲存庫。

Foreman承認Halliburton在AI和核能行業方面尚屬新進者,但他強調這項工作在本質上仍是「建井」。核能是「另一種能源」,而Halliburton身處能源行業,他說。「從我們的角度來看,這就是一口井。在這個市場中,他們正在進入Halliburton賴以生存的領域。」

公司背景與發展動能

Deep Isolation於十年前由Liz Muller和她的物理學家父親Richard Muller共同創立。他們於2018年招募了資深核廢料高層Baltzer加入團隊。

2024年,Liz Muller將執行長一職交棒給Baltzer——正值發展動能開始累積之際——自己則著手創辦姐妹公司Deep Fission,該公司正在開發同樣設計於地下運轉的小型模組化核反應爐。

Deep Isolation於7月在場外交易創業板市場OTCQB上市,市值近3億美元。然而,Baltzer承認,公司在真正起飛之前仍需完成示範項目、吸引更多資金,並解決法規問題。

「在核燃料循環後端廢料領域工作了25年,這是我見過的最大關注度,」Baltzer說。

上個月,DOE與勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)和南卡羅來納大學一同選定了Deep Isolation,授予三筆補助金,作為川普政府利用AI實現「能源主導」的「創世紀任務」(Genesis Mission)的一部分。這些補助金將資助利用AI建模進行最佳核廢料處置場址篩選和設計的研究。

法規與政治障礙

儘管取得了諸多進展,最大的障礙可能是聯邦《核廢料政策法》(Nuclear Waste Policy Act),該法案實際上禁止在尤卡山以外進行任何永久性核廢料處置許可——而尤卡山項目現已實質停擺。川普政府和國會正在積極評估可能的解決方案。自2015年以來,DOE也在推進一項基於同意的選址流程,邀請社區自願作為臨時儲存設施的東道主,但該倡議迄今尚未產生獲得許可的場址。

前進的道路並非坦途。儘管輿論已重新轉向支持核能,許多社區對當地建設核電廠仍持懷疑態度,更不用說核廢料處置設施了。這就是為什麼將廢料集中儲存在內華達州鄉村地區長期被認為是阻力最小的方案。

此外,Deep Isolation方法的安全性仍需得到確切驗證,即便該概念在理論上可行。

國際前景與時間表

Baltzer承認,Deep Isolation可能需要在國際上開發其首個商業項目。該公司正積極與保加利亞及其他潛在合作夥伴接觸。首個項目——無論最終位於何處——不太可能在2030年代初期之前上線。這一時間仍可能與預期中的核能復興相契合,前提是美國監管體系在此之前完成改革。

「我們希望讓我們的社區、我們的監管機構親自來看看,踢踢輪胎,了解它是如何運作的,」Baltzer說。

目前,前往德州中部深鑽孔示範中心的訪客可以親眼看到這項工作——前提是他們記得沿途留意牛隻、蛇和蠍子。