斯坦福大學的研究人員最近發展出一種新的數學模型，旨在改善對核廢料和二氧化碳潛在儲存地點的評估。這一方法提供了一種理解地質材料微觀結構的手段，而這一因素對於評估地下儲存的長期可行性至關重要。該方法基於一種統計工具，即泊松模型（Poisson model）。研究人員用桌上遊戲「戰艦」（Battleship）作為類比來解釋他們的工作，通過在材料中隨機選取一個點來識別某個成分，該模型能預測其他成分的位置，從而繪製出微觀結構的地圖。這些信息可以用來模擬物質在多孔岩石和土壤中隨著時間的推移可能的行為。
首席研究作者亞歷克·謝莉（Alec Shelley），斯坦福多爾可持續發展學院的博士生表示：「通過這項研究，我們解決了著名的泊松模型在異質材料中的應用。」他指出，這一結果可能對多個科學領域產生廣泛影響，因為異質材料在自然界中非常常見，而這些材料的模型幾乎從未有過精確的解答。這一模型不僅在核廢料處理和碳捕集方面具有重要應用，還能在其他領域發揮作用。
謝莉表示，該模型揭示了一系列與微觀結構相關的性質，包括硬度、彈性、抗拉強度以及電導率和熱導率等。其一個應用是混凝土的生產，這一方法能使工程師通過模擬混凝土的氣孔來優化混凝土的微觀結構。這些空隙可以填充輔助材料，例如飛灰或生物炭，從而減少整體的水泥含量。這將進一步降低水泥生產過程中二氧化碳的排放，增強混凝土的強度，並降低成本。
斯坦福大學能源科學與工程教授丹尼爾·塔塔科夫斯基（Daniel Tartakovsky）對謝莉的研究表示讚賞，稱他所完成的工作相當出色。他指出，通過這種方法，工程師可以根據特定規格設計複合材料，並根據組件的適當混合來獲得某些性質。他補充道，該模型還為理解其他複雜系統提供了一種新工具，如地下水管理和地熱能源系統等。這項研究涉及利用隨機幾何學的工具。謝莉最初使用筆和紙進行計算，但涉及128個不同項的計算複雜性使得需要使用計算機模擬來完成這項工作。
他解釋說：「如果能夠預測微觀結構並知道微觀層面上物質的分佈，就可以有意地控制與之相關的宏觀性質。」這就是這篇論文所做出的貢獻。同時，儘管這項研究在分析潛在儲存材料方面提供了突破性進展，但全球核能產業也在推進其他方法來處理核廢料。今年早些時候，加拿大的Moltex Energy Inc.（Moltex）推出了其革命性的廢物轉穩定鹽（WATSS）工藝。這項突破性技術不僅顯著減少了核廢料的體積，還將使用過的核燃料轉化為有價值的能源資源。此外，瑞典也開始建設其用過核燃料的最終儲存設施。該設施位於地下500米的堅固基岩中，將安全儲存高度放射性的廢物，並預期能安全存放長達10萬年。
