在全球核能项目复苏背景下，核废料处置的安全性与公众信任问题持续引发关注。近日，麻省理工学院、劳伦斯伯克利国家实验室及奥尔良大学联合团队在《美国国家科学院院刊》发表研究，通过新型高性能计算模型与瑞士蒙特特里研究站实验数据的交叉验证，为核废料地下处置的长期安全性评估提供了关键工具，有望推动政策制定与公众接受度的提升。

技术突破：三维模拟破解传统模型局限

研究团队开发的CrunchODiTi软件首次将静电效应纳入核废料与地质材料相互作用的三维模拟，解决了传统模型因忽略粘土矿物带电特性导致的误差。该软件基于CrunchFlow升级而来，可并行运行于多台高性能计算机，成功复现了瑞士蒙特特里研究站13年实验中水泥-粘土岩界面(“表皮”区域)的放射性核素迁移行为。实验与模拟数据的高度吻合，验证了模型对复杂地质条件下长期反应预测的可靠性。

国际合作：真实场景验证计算工具

自1996年起，瑞士蒙特特里研究站作为国际核废料处置研究核心平台，持续提供Opalinus粘土岩与工程屏障材料相互作用的长期数据。研究第一作者Dauren Sarsenbayev指出：“该站点积累的数十年数据集，为验证模型在真实地质环境中的表现提供了不可替代的基准。”团队通过对比实验中正负离子混合物注入后的界面变化，首次量化了粘土矿物静电效应对核素迁移的抑制作用，为优化地质处置库设计提供了科学依据。

应用前景：重塑安全评估体系

新模型可替代传统工具，用于评估不同地质介质(如粘土岩、盐层)作为核废料储存介质的长期性能。Sarsenbayev强调：“模型能预测放射性核素在数千年时间尺度上的行为，帮助决策者选择最优材料组合。”例如，美国若推进地质处置库建设，该技术可显著降低选址风险。此外，团队计划结合机器学习开发轻量化替代模型，以提升计算效率。

社会价值：跨学科融合增强公众信心

研究融合了计算科学、地质工程与公共政策分析，呼应了麻省理工学院核科学与工程系“科学·系统·社会”的核心理念。助理教授Haruko Wainwright表示：“结合高性能计算与真实世界实验，是建立核废料处置信任的关键。”随着本月更多实验数据公布，团队将进一步优化模型，并推动其应用于全球核废料管理项目。

更多信息： Dauren Sarsenbayev 等人，《建立对放射性核素复杂屏障系统模型的信心》，《美国国家科学院院刊》(2025)。