對于廢物深埋處理，尤其是乏燃料處理，最大的問題就是放射性同位素會溶解于當地鹵水中，形成擴散條件，最終可能泄漏到地表。
 
1、停滯的鹵水
 
在深層巖石中，鹵水主要位于巖石的裂縫和孔隙中，雖然占巖體體積百分之幾，但彼此連通。而且這些鹵水中的壓力往往是靜水壓力，也就是說，每10米深大約一百帕（約一個大氣壓），比靜巖壓力通常要大兩到三倍。
 
石油和天然氣地質學家可能會說，這些鹵水是“停滯的”，但這只表示在十年時間的尺度上所有運動都可以看作是緩慢的。
 
但人類安全要求的時間尺度更長，掩埋核廢料必須隔離長達一百萬年。因此，即使用標準方法無法檢測到的每年1厘米微小流速，在一百萬年尺度上也可以達到10公里。
 
傳統的深部地質安全分析是通過測量巖石的滲透性，估算“驅動”溫度、壓力和鹽度梯度來計算逃逸時間的。該模型還包括未被發現的地震斷層和未來可能形成的新斷層，這些斷層可能會沿著更高的地表滲透路徑形成一定范圍區域。
 
2、強隔離理論
 
沒有什么比測量更加有用：有沒有可能觀察到超微鹵水流速？
 
在過去幾年中，已經開發出了一些方法，可以對水的停滯效果做出很好的估算。地質學家已經證明，世界上有一些地方的深層鹵水幾乎沒有移動——許多是在過去150萬年里，有些是在數億年前。
 
對于夾帶水分停滯靜止超過十萬年的形成物，我們可以稱之為“強隔離”。雖然對于核廢料儲存來說，沒有必要進行強隔離，但強隔離的存在讓人們相信，廢料存儲也有可能不會通過鹵水流泄露到地表。
 
深層鹵水的向上流動通常是由對流驅動形成的，而對流驅動與溫度梯度、地形和應力變化關系密切。
 
來自較深地層熱水比上層水密度低，深層水就會像氣球一樣緩慢上升，直到與上面巖石接觸并冷卻。然后，它會來回流動，被重新加熱，然后再上升。
 
原則上，這個過程可能會將溶解的放射性廢物帶到含水層和生物圈。但是這樣的對流單元也需要一定的要求——在強隔離中，由于鹽度引起的密度增加必須大于由于溫度引起的密度減少。
 
3、測量
 
新的理論可以使我們能夠測量地下水的停滯以及停滯的時間。最好的指標之一是氯-36——一種半衰期為30萬年的放射性同位素。
 
氯-36是由巖層中的天然鈾和釷在地下產生的。由于鈾的半衰期很長（鈾-238和釷-232的半衰期分別為45億年和140億年），鈾的含量在10萬到幾百萬年之間是恒定的。
 
α衰變釋放中子，氯-35吸收中子以恒定速率產生氯-36。因此，氯-36濃度會隨著時間增長不斷升高。
 
幾十萬年后，氯-36的衰變速率與其產生速率大致相同，因此可以計算出穩定狀態（“長期平衡”）。并且對于不同的巖石混合物，過程的差異也相當明顯。如果測得的氯-36水平符合長期平衡，那么氯-36至少有150萬年沒有與地表水混合。
 
基底巖石中氯-36的長期平衡可以看作為與上層的隔離，因為如果鹵水移動，氯-36將不會達到其長期平衡濃度。
 
有一個簡單的規則：如果氯-36的水平是長期平衡水平的一半，那么水已經停滯了大約一個半衰期，即大約30萬年。如果它是長期平衡水平的75%，那么它已經停滯了兩個半衰期，即大約60萬年。
 
測量氯-36/氯-35比值最靈敏、最精確的方法是加速器質譜法。
 
4、其他方法
 
以下是測量鹵水年齡的其他方法：
 
氦-4
 
鈾和釷衰變產生的大部分α粒子會停留在巖石中，變成氦原子。氦原子可以變成氣體逸出，也可以被鹵水帶走。如果氦積聚起來，則就是一種隔離層效果。
 
德國對氦的測量表明，氦的隔離年限可以超過1億年。
 
氖-21
 
氖是一種稀有元素，在巖石中，α粒子撞擊氧和氟原子核產生氖。氖的性質比較穩定，因此一個區域中的氖高于自然水平（0.27%）就表明這個區域穩定性很強。
 
加拿大的研究表明，盆地中的鹵水停滯可以超過10億年。
 
碘-129
 
這種放射性同位素半衰期為1600萬年，是鈾-238自發裂變產生的。
 
根據已知的裂變速率，我們可以用碘-129的豐度來估算隔離年限。與氯-36一樣，地下深處的碘-129在產生和衰變之間最終會達到長期平衡。因為它的半衰期比氯-36長得多，碘-129可以提供關于鹵水隔離數千萬到數億年間的信息。
 
在測定范圍較短的時候，碳-14（5730年半衰期）可能有用。氪-81（22.9萬年半衰期）在大氣中產生，如果在地層深處測量到它的存在，可能表明地表水在向下移動。其他同位素，包括氬和氙，也可以提供更多相關信息。
 
另一個問題是未知地震斷層。強隔離已經證明地震斷層問題并不太重要。如果這些斷層在一百萬年內沒有造成地下水混合，那么它們在未來也不太可能發生滲流。
 
如果地下水已經達到或接近長期平衡，那么在150萬年或更長的時間里，這些水將一直處于隔離狀態——不僅地震斷層影響不了，甚至還包括氣候變化（有可能改變水壓分布，引發冰川沖刷地表），上一次冰河時代還是在20000年前。
 
這種方法確實只測量氯-36的隔離度，而不測量含氯-36的水的隔離度。如果氯與當地的巖石相互作用，它的遷移速度就會減慢。事實上，這種互動一般被認為很輕微。
 
但更重要的是，與水流速相比，氯-36的遷移與核廢料處理相關度更高。
 
氯-36與碘-129是核廢料中兩種壽命較長的同位素，在廢料中濃度高，半衰期長，對后代構成的威脅也更大。
 
5、最后的思考

 
考慮強隔離標準地點，可以通過計算機模型進行評估，評估中可以不完全依賴流體流動和放射性核素遷移情況。這種評估模型有一定的價值，但通過現場的測量計算也可以更好地證明其安全性。
 
基于以上所述的強隔離標準，在全國，乃至全世界一定會有理想儲存地點。
 
那么我們就應該從這些地點中挑選出最好的，然后把所有核廢料都填埋到那里嗎？
 
不一定！
 
“最佳”不僅僅是地質學上，還包括周邊社區支持和交通便捷程度。
 
鉆孔儲存也是核廢料臨時儲存的一種方法，甚至有專家表示，這種方法可以替代乏燃料水池和干式貯存法。
 
實際上，從存儲鉆孔中提取核廢料也并不困難，這在鉆井行業根本不是問題。
 
從經濟角度來看，如果廢物儲存時間超過15年，鉆孔儲存方案比地面儲存方案更劃算。如果存儲時間超過25年后，鉆孔儲存是地面儲存成本的一半。
 
強隔離的基本概念比較容易理解。其原理正如放射性碳在年代測定法上已經成功應用一樣，放射性氯和其他方法也可用于測量深部鹵水年齡。
 
如果鹵水在過去的一百萬年里一直停滯，那么在接下來的一百萬年里，它們不太可能把任何廢物帶到地表。
 
因此，強隔離可能是我們保證核廢料儲存安全性的最佳指標。

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