业内人士称,近年来,人们对核燃料后处理的看法发生了转变,对小规模使用燃料后处理技术来供应先进堆燃料的兴趣越来越浓厚。
其中一个原因是,对于依赖高丰度低浓铀燃料(HALEU)的先进堆来说,乏燃料后处理的经济性与目前采用低浓铀燃料的反应堆不同。
(相关资料图)
对于更小型的反应堆,由于堆芯会有中子损失,因此燃料成本可能更高。HALEU燃料中的铀-235浓度高于5%,但低于20%,使用此类燃料的反应堆必然比轻水堆消耗更多的浓缩铀。大多数先进堆开发商都希望在反应堆设计中以某种形式使用HALEU 。
Oklo公司的尝试
2023年6月13日,先进堆开发商Oklo公司时任政策主管杰基·西本斯(Jackie Siebens)在美国核学会(ANS)年会上称,对HALEU燃料进行回收比浓缩成本低。Oklo公司正在开发15 MWe级钠冷快堆设计,该公司计划部署和运行该反应堆,最终依靠出售电力获利。
西本斯称,Oklo公司正在规划建设一座试验性设施,使用电精炼技术对乏燃料进行后处理,以满足旗下反应堆的燃料需求,该设施可能会在2030年前投运。
Oklo公司获得了美国能源部(DOE)490万美元项目部分拨款,于2023年1月向美国核管会(NRC)提交乏燃料后处理厂的许可项目计划,尝试将高达97%的乏氧化铀燃料转化为金属形式。
西本斯称,乏燃料后处理设施的建设比大多数人预想的要快,先进堆开发商对乏燃料回收的态度也发生了转变,既需要新鲜浓缩燃料,也需要回收利用。
越来越多先进堆考虑利用乏燃料
英国霍金路伟国际律师事务所(Hogan Lovells)合伙人、全球能源业务负责人艾米·罗姆(Amy Roma)称,乏燃料后处理及先进堆材料回收利用技术重新受到关注。
罗姆在ANS年会上指出,美国围绕核燃料回收利用的讨论发生了很大变化,包括不再称为后处理。
罗姆表示,认为后处理在美国不合法,或者认为NRC无法为后处理设施颁发许可证,都属误解,而非事实。杰拉尔德·福特(Gerald Ford)和吉米·卡特(Jimmy Carter)政府时期曾颁布行政命令,禁止对本国乏燃料进行后处理,但在1981年,罗纳德·里根(Ronald Reagan)总统撤销了该项命令。NRC此前宣布,决定终止正在进行的后处理设施新许可证申请流程规章制定,但NRC已经并可能在未来根据现有规则签发后处理设施许可证。
除Oklo公司外,越来越多的先进堆开发商考虑回收利用乏燃料。
英国Moltex公司正在开发一种熔盐堆设计,可能部署在加拿大新不伦瑞克省和其他地区,同时也在尝试自行对乏燃料进行后处理,转化成反应堆可以使用的燃料。2023年3月,Moltex公司称,加拿大政府已扩大本国部分清洁能源税收抵免政策范围,将乏燃料回收利用设施列入税收抵免范围内。
Moltex公司计划建设废物-稳定盐转化设施,对加拿大现有坎杜堆的乏燃料进行处理,为废物燃烧稳定盐反应堆生产燃料盐。Moltex公司官网显示,Moltex熔盐堆设计可以在运行过程中转化锕系元素,与传统反应堆燃料的后处理相比,可以接受纯度较低的燃料,所需精炼也更少,因此,该工艺相比传统的后处理技术更具成本效益。
意大利反应堆初创公司Newcleo表示,混合氧化物燃料的后处理和生产将作为公司一系列铅冷快堆开发计划的主要内容。
总部位于美国的初创公司Curio表示,计划建设一座后处理设施,通过销售回收的放射性同位素来盈利。该公司高官称,该后处理设施将回收的放射性同位素用作先进堆燃料及航天器热电发电机燃料。
Curio公司官网显示,该公司使用的技术不依赖于以往大型后处理厂使用的有机溶剂和试剂,不会产生新的废物流,工艺产出物可用于制造金属、氧化物或熔盐燃料。
2022年2月,Curio公司首席执行官艾德·麦金尼斯(Ed McGinnis)在接受采访时表示,Curio公司的后处理厂设计是一种基于化学的工艺,与过去和现在大多数后处理厂使用的传统Purex工艺或钚铀提取工艺不同,该设计不分离超铀元素,在Curio公司回收处理车间使用氟化和热处理等经过验证的后处理工艺进行后处理。
据罗姆称,私营企业对开发新的废物处置方案(包括回收利用)兴趣浓厚。
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