業(yè)內(nèi)人士稱，近年來，人們對(duì)核燃料后處理的看法發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對(duì)小規(guī)模使用燃料后處理技術(shù)來供應(yīng)先進(jìn)堆燃料的興趣越來越濃厚。
其中一個(gè)原因是，對(duì)于依賴高豐度低濃鈾燃料(HALEU)的先進(jìn)堆來說，乏燃料后處理的經(jīng)濟(jì)性與目前采用低濃鈾燃料的反應(yīng)堆不同。
對(duì)于更小型的反應(yīng)堆，由于堆芯會(huì)有中子損失，因此燃料成本可能更高。HALEU燃料中的鈾-235濃度高于5%，但低于20%，使用此類燃料的反應(yīng)堆必然比輕水堆消耗更多的濃縮鈾。大多數(shù)先進(jìn)堆開發(fā)商都希望在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中以某種形式使用HALEU 。
Oklo公司的嘗試
2023年6月13日，先進(jìn)堆開發(fā)商Oklo公司時(shí)任政策主管杰基·西本斯(Jackie Siebens)在美國(guó)核學(xué)會(huì)(ANS)年會(huì)上稱，對(duì)HALEU燃料進(jìn)行回收比濃縮成本低。Oklo公司正在開發(fā)15 MWe級(jí)鈉冷快堆設(shè)計(jì)，該公司計(jì)劃部署和運(yùn)行該反應(yīng)堆，最終依靠出售電力獲利。
西本斯稱，Oklo公司正在規(guī)劃建設(shè)一座試驗(yàn)性設(shè)施，使用電精煉技術(shù)對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，以滿足旗下反應(yīng)堆的燃料需求，該設(shè)施可能會(huì)在2030年前投運(yùn)。
Oklo公司獲得了美國(guó)能源部(DOE)490萬美元項(xiàng)目部分撥款，于2023年1月向美國(guó)核管會(huì)(NRC)提交乏燃料后處理廠的許可項(xiàng)目計(jì)劃，嘗試將高達(dá)97%的乏氧化鈾燃料轉(zhuǎn)化為金屬形式。
西本斯稱，乏燃料后處理設(shè)施的建設(shè)比大多數(shù)人預(yù)想的要快，先進(jìn)堆開發(fā)商對(duì)乏燃料回收的態(tài)度也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，既需要新鮮濃縮燃料，也需要回收利用。
越來越多先進(jìn)堆考慮利用乏燃料
英國(guó)霍金路偉國(guó)際律師事務(wù)所(Hogan Lovells)合伙人、全球能源業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人艾米·羅姆(Amy Roma)稱，乏燃料后處理及先進(jìn)堆材料回收利用技術(shù)重新受到關(guān)注。
羅姆在ANS年會(huì)上指出，美國(guó)圍繞核燃料回收利用的討論發(fā)生了很大變化，包括不再稱為后處理。
羅姆表示，認(rèn)為后處理在美國(guó)不合法，或者認(rèn)為NRC無法為后處理設(shè)施頒發(fā)許可證，都屬誤解，而非事實(shí)。杰拉爾德·福特(Gerald Ford)和吉米·卡特(Jimmy Carter)政府時(shí)期曾頒布行政命令，禁止對(duì)本國(guó)乏燃料進(jìn)行后處理，但在1981年，羅納德·里根(Ronald Reagan)總統(tǒng)撤銷了該項(xiàng)命令。NRC此前宣布，決定終止正在進(jìn)行的后處理設(shè)施新許可證申請(qǐng)流程規(guī)章制定，但NRC已經(jīng)并可能在未來根據(jù)現(xiàn)有規(guī)則簽發(fā)后處理設(shè)施許可證。
除Oklo公司外，越來越多的先進(jìn)堆開發(fā)商考慮回收利用乏燃料。
英國(guó)Moltex公司正在開發(fā)一種熔鹽堆設(shè)計(jì)，可能部署在加拿大新不倫瑞克省和其他地區(qū)，同時(shí)也在嘗試自行對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，轉(zhuǎn)化成反應(yīng)堆可以使用的燃料。2023年3月，Moltex公司稱，加拿大政府已擴(kuò)大本國(guó)部分清潔能源稅收抵免政策范圍，將乏燃料回收利用設(shè)施列入稅收抵免范圍內(nèi)。
Moltex公司計(jì)劃建設(shè)廢物-穩(wěn)定鹽轉(zhuǎn)化設(shè)施，對(duì)加拿大現(xiàn)有坎杜堆的乏燃料進(jìn)行處理，為廢物燃燒穩(wěn)定鹽反應(yīng)堆生產(chǎn)燃料鹽。Moltex公司官網(wǎng)顯示，Moltex熔鹽堆設(shè)計(jì)可以在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)化錒系元素，與傳統(tǒng)反應(yīng)堆燃料的后處理相比，可以接受純度較低的燃料，所需精煉也更少，因此，該工藝相比傳統(tǒng)的后處理技術(shù)更具成本效益。
意大利反應(yīng)堆初創(chuàng)公司Newcleo表示，混合氧化物燃料的后處理和生產(chǎn)將作為公司一系列鉛冷快堆開發(fā)計(jì)劃的主要內(nèi)容。
總部位于美國(guó)的初創(chuàng)公司Curio表示，計(jì)劃建設(shè)一座后處理設(shè)施，通過銷售回收的放射性同位素來盈利。該公司高官稱，該后處理設(shè)施將回收的放射性同位素用作先進(jìn)堆燃料及航天器熱電發(fā)電機(jī)燃料。
Curio公司官網(wǎng)顯示，該公司使用的技術(shù)不依賴于以往大型后處理廠使用的有機(jī)溶劑和試劑，不會(huì)產(chǎn)生新的廢物流，工藝產(chǎn)出物可用于制造金屬、氧化物或熔鹽燃料。
2022年2月，Curio公司首席執(zhí)行官艾德·麥金尼斯(Ed McGinnis)在接受采訪時(shí)表示，Curio公司的后處理廠設(shè)計(jì)是一種基于化學(xué)的工藝，與過去和現(xiàn)在大多數(shù)后處理廠使用的傳統(tǒng)Purex工藝或钚鈾提取工藝不同，該設(shè)計(jì)不分離超鈾元素，在Curio公司回收處理車間使用氟化和熱處理等經(jīng)過驗(yàn)證的后處理工藝進(jìn)行后處理。
據(jù)羅姆稱，私營(yíng)企業(yè)對(duì)開發(fā)新的廢物處置方案(包括回收利用)興趣濃厚。
