为未来先进核反应堆回收金属燃料

虽然核能是一种零排放能源，但它仍然对环境提出了重大挑战，涉及到乏燃料棒的剩余部分——核反应堆产生的副产品——核废料。

通常情况下，核废料要么被埋起来，要么被储存在由几英尺厚的钢筋混凝土建造的乏燃料池中，还有钢衬垫。这些容器中的水通常有40英尺深，用于屏蔽辐射并冷却燃料棒。

然而，围绕目前的处理方法以及核废料对环境的潜在风险仍存在争议。

该领域长期流传的一个问题是，如果有一种安全回收核废料的方法会怎样?如果未来的先进核反应堆真的有可能回收金属燃料呢?

为了找到这些问题的答案，犹他大学(U of U)的工程研究人员将与爱达荷国家实验室(INL)的一个团队合作，开发未来可能是一个令人兴奋的、简单的创新金属燃料回收过程，用于核反应堆。

这些先进的反应堆被设计成比现有技术更安全、更高效的发电方式，而且运行成本更低。美国能源部的ARPA-E计划为该项目提供了为期三年的210万美元赠款。

在目前的轻水冷却核反应堆中，你只使用了大约5年的燃料，然后你用它做什么?你在哪里处理垃圾?目前，除了使用它的核电站之外，我们没有其他地方可以放置它。

迈克尔·辛普森，犹他大学材料科学与工程教授

”更好的办法是使用物理或化学过程使燃料在反应堆中再次可用，Micheal补充道。

钠冷快堆

能源部热衷于寻找替代方法来解决人们对核废料的担忧。目前，还没有永久性的储存库来储存乏燃料棒，这些乏燃料棒留下的83000多吨放射性废物分布在美国各地的75个地点。

因此，支持新技术和开发替代策略(如Simpson和他的团队提出的技术)将朝着克服这些问题迈出重要一步。

最初，INL设想了先进的钠冷却快堆(SFR)，它包含了一种金属铀燃料，客观上面向可回收性。下一个挑战是将这种先进技术推向商业规模。

SFR用一个动态加热系统处理燃料棒，理论上，这应该允许分离可回收的材料，可以再次使用。

辛普森解释说，需要完全处理的废物将比目前的方法减少一个“数量级”。

我们减少了必须处理的核废料的数量，从长远来看，我们获得了更多的能源。

迈克尔·辛普森，犹他大学材料科学与工程教授

此外，该团队还应该能够回收可裂变材料用于发电，而不是简单地将其扔掉。

验证模型

在研究过程中，该团队将利用能源部的资金支持开发一个计算模型，以收集与各种金属分离过程有关的数据。

据预计，如果成功的话，最早在2030年，首批先进的钠冷却快堆将投入使用。这意味着，在建造反应堆时考虑到回收利用，可以减轻人们对核废料处理的一些担忧。

这一进程将有助于为对环境影响最小的可持续核能铺平道路，并使美国能够生产更多的能源，同时更好地解决全球变暖问题。

迈克尔·辛普森，犹他大学材料科学与工程教授

此外，新的能源倡议促进了从化石燃料向可再生能源和核能发电的过渡。

这使得我们可以继续使用核能，而不用担心这个尚未解决的核废料问题。与其直接处理，我们可以回收其中的大部分，从而产生更少的核废料。

迈克尔·辛普森，犹他大学材料科学与工程教授

参考资料及进一步阅读

波特，L. (2022)浪费是一件可怕的事情．[网络]Attheu.utah.edu。可以在:https://attheu.utah.edu/announcements/a-terrible-thing-to-waste/

犹他大学工程学院。(2022)U/INL宣布研究伙伴关系-犹他大学工程学院．[网上]可于以下网址索取:https://www.coe.utah.edu/2022/02/24/u-of-u-inl-announce-research-partnership/

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