在深层岩石中，卤水主要位于岩石的裂缝和孔隙中，虽然占岩体体积百分之几，但彼此连通。而且这些卤水中的压力往往是静水压力，也就是说，每10米深大约一百帕（约一个大气压），比静岩压力通常要大两到三倍。

石油和天然气地质学家可能会说，这些卤水是“停滞的”，但这只表示在十年时间的尺度上所有运动都可以看作是缓慢的。

但人类安全要求的时间尺度更长，掩埋核废料必须隔离长达一百万年。因此，即使用标准方法无法检测到的每年1厘米微小流速，在一百万年尺度上也可以达到10公里。

传统的深部地质安全分析是通过测量岩石的渗透性，估算“驱动”温度、压力和盐度梯度来计算逃逸时间的。该模型还包括未被发现的地震断层和未来可能形成的新断层，这些断层可能会沿着更高的地表渗透路径形成一定范围区域。

2、强隔离理论

没有什么比测量更加有用：有没有可能观察到超微卤水流速？

在过去几年中，已经开发出了一些方法，可以对水的停滞效果做出很好的估算。地质学家已经证明，世界上有一些地方的深层卤水几乎没有移动——许多是在过去150万年里，有些是在数亿年前。

对于夹带水分停滞静止超过十万年的形成物，我们可以称之为“强隔离”。虽然对于核废料储存来说，没有必要进行强隔离，但强隔离的存在让人们相信，废料存储也有可能不会通过卤水流泄露到地表。

深层卤水的向上流动通常是由对流驱动形成的，而对流驱动与温度梯度、地形和应力变化关系密切。

来自较深地层热水比上层水密度低，深层水就会像气球一样缓慢上升，直到与上面岩石接触并冷却。然后，它会来回流动，被重新加热，然后再上升。

原则上，这个过程可能会将溶解的放射性废物带到含水层和生物圈。但是这样的对流单元也需要一定的要求——在强隔离中，由于盐度引起的密度增加必须大于由于温度引起的密度减少。

3、测量

新的理论可以使我们能够测量地下水的停滞以及停滞的时间。最好的指标之一是氯-36——一种半衰期为30万年的放射性同位素。

氯-36是由岩层中的天然铀和钍在地下产生的。由于铀的半衰期很长（铀-238和钍-232的半衰期分别为45亿年和140亿年），铀的含量在10万到几百万年之间是恒定的。

α衰变释放中子，氯-35吸收中子以恒定速率产生氯-36。因此，氯-36浓度会随着时间增长不断升高。

几十万年后，氯-36的衰变速率与其产生速率大致相同，因此可以计算出稳定状态（“长期平衡”）。并且对于不同的岩石混合物，过程的差异也相当明显。如果测得的氯-36水平符合长期平衡，那么氯-36至少有150万年没有与地表水混合。

基底岩石中氯-36的长期平衡可以看作为与上层的隔离，因为如果卤水移动，氯-36将不会达到其长期平衡浓度。

有一个简单的规则：如果氯-36的水平是长期平衡水平的一半，那么水已经停滞了大约一个半衰期，即大约30万年。如果它是长期平衡水平的75%，那么它已经停滞了两个半衰期，即大约60万年。

测量氯-36/氯-35比值最灵敏、最精确的方法是加速器质谱法。

4、其他方法

以下是测量卤水年龄的其他方法：

氦-4

铀和钍衰变产生的大部分α粒子会停留在岩石中，变成氦原子。氦原子可以变成气体逸出，也可以被卤水带走。如果氦积聚起来，则就是一种隔离层效果。

德国对氦的测量表明，氦的隔离年限可以超过1亿年。

氖-21

氖是一种稀有元素，在岩石中，α粒子撞击氧和氟原子核产生氖。氖的性质比较稳定，因此一个区域中的氖高于自然水平（0.27%）就表明这个区域稳定性很强。

加拿大的研究表明，盆地中的卤水停滞可以超过10亿年。

碘-129

这种放射性同位素半衰期为1600万年，是铀-238自发裂变产生的。

根据已知的裂变速率，我们可以用碘-129的丰度来估算隔离年限。与氯-36一样，地下深处的碘-129在产生和衰变之间最终会达到长期平衡。因为它的半衰期比氯-36长得多，碘-129可以提供关于卤水隔离数千万到数亿年间的信息。

在测定范围较短的时候，碳-14（5730年半衰期）可能有用。氪-81（22.9万年半衰期）在大气中产生，如果在地层深处测量到它的存在，可能表明地表水在向下移动。其他同位素，包括氩和氙，也可以提供更多相关信息。

另一个问题是未知地震断层。强隔离已经证明地震断层问题并不太重要。如果这些断层在一百万年内没有造成地下水混合，那么它们在未来也不太可能发生渗流。

如果地下水已经达到或接近长期平衡，那么在150万年或更长的时间里，这些水将一直处于隔离状态——不仅地震断层影响不了，甚至还包括气候变化（有可能改变水压分布，引发冰川冲刷地表），上一次冰河时代还是在20000年前。

这种方法确实只测量氯-36的隔离度，而不测量含氯-36的水的隔离度。如果氯与当地的岩石相互作用，它的迁移速度就会减慢。事实上，这种互动一般被认为很轻微。

但更重要的是，与水流速相比，氯-36的迁移与核废料处理相关度更高。

氯-36与碘-129是核废料中两种寿命较长的同位素，在废料中浓度高，半衰期长，对后代构成的威胁也更大。

5、最后的思考

考虑强隔离标准地点，可以通过计算机模型进行评估，评估中可以不完全依赖流体流动和放射性核素迁移情况。这种评估模型有一定的价值，但通过现场的测量计算也可以更好地证明其安全性。

基于以上所述的强隔离标准，在全国，乃至全世界一定会有理想储存地点。

那么我们就应该从这些地点中挑选出最好的，然后把所有核废料都填埋到那里吗？

不一定！

“最佳”不仅仅是地质学上，还包括周边社区支持和交通便捷程度。

钻孔储存也是核废料临时储存的一种方法，甚至有专家表示，这种方法可以替代乏燃料水池和干式贮存法。

实际上，从存储钻孔中提取核废料也并不困难，这在钻井行业根本不是问题。

从经济角度来看，如果废物储存时间超过15年，钻孔储存方案比地面储存方案更划算。如果存储时间超过25年后，钻孔储存是地面储存成本的一半。

强隔离的基本概念比较容易理解。其原理正如放射性碳在年代测定法上已经成功应用一样，放射性氯和其他方法也可用于测量深部卤水年龄。

如果卤水在过去的一百万年里一直停滞，那么在接下来的一百万年里，它们不太可能把任何废物带到地表。

因此，强隔离可能是我们保证核废料储存安全性的最佳指标。