二次大戰已經結束逾七十年,曼哈頓計畫的放射性廢棄物卻仍等待著人們清除。
全美各地(最大一處位於華盛頓東南方的 Hanford)清理曼哈頓計畫廢棄物的進度始終相當緩慢、耗費高昂成本,且當中問題叢生。
清理放射性廢棄物是一件令人極為麻煩的工作,有點像是從一大片海灘裡分離出幾粒沙子,且此舉還不足以從其他廢棄物中區分出放射性元素。部分元素的放射性會持續數千年,有些是數百年,科學家們得從中分離出放射性元素,以便安全進行儲存。
清理工作是如此繁雜,進而激發出一些有助於清理的辦法。
現有一群科學家運用 GPU 加速運算的超級電腦,以求更深入瞭解儲存槽內的放射性材料,找出安全廉價的移除和儲存方式。
身為計劃主要調查員的阿拉巴馬大學化學系教授 David Dixon 說:「他們打造原子武器時,沒人知道那個東西到底有多危險。」
超級電腦加快實驗速度
科學家們使用全球其中一具威力最強大的超級電腦(即橡樹嶺國家實驗室的 Titan)來研究鈾、鈽等原子分裂時會釋放大量能量之「錒系」放射性元素的化學性,而搭載 NVIDIA Tesla GPU 的 Titan 超級電腦讓科學家們擁有在短時間內執行多項實驗所需的速度。
錒具有高度放射性,難以在實驗室內搬運拿取,但在進行淨化作業前又得從其他廢棄物中取出。
科學家們利用 Titan 來模擬使用各種移除方法時,錒會出現的化學反應,這有助於協助研究團隊設計出新的廢棄物淨化方法。
如此難以清理的原因
Hanford 負責生產1945年投放在長崎之原子彈所使用的鈽。目前在老舊的儲存槽內還有5600萬加侖的高放射性有害化學物質,約有三分之一量已出現外洩的情況。地底下還有廢棄物,有些已經倒掉,有些已經外洩。從原子時代開始便保有廢棄物的廠區還包括 Los Alamos、New Mexico 及 St. Louis。
Dixon 說難處於科學家並不清楚儲存槽內或地底下到底有些什麼,對於錒的化學性也不明白。Hanford 站的某些廢棄物是這裡獨有,科學家得先建立清除方式才能完成工作。
在橡樹嶺國家實驗室即將採用下一代超級電腦之際,Dixon 表示研究團隊會打造專屬軟體,以充分利用 GPU 的優點。
「我們想要準確預測複雜現象,而這件事得花費大量運算資源。」Dixon 說。交由 GPU 來處理大量程式碼,將使得科學家能模擬更龐大複雜的系統。
除了阿拉巴馬大學,其他參與計劃的科學家則是來自勞倫斯伯克利國家實驗室,還有華盛頓州立大學、紐約州立大學水牛城分校、明尼蘇達大學及萊斯大學等五所大學。