虽然核能是一种零排放能源，但它仍然对乏燃料棒的剩余部分——核反应堆的副产品产生的核废料——提出了重大的环境挑战。

通常，核废料要么被掩埋，要么被储存在由不同英尺厚的钢筋混凝土制成的乏燃料池中，并带有钢衬里。这些容器中的水通常深约 40 英尺，用于屏蔽辐射和冷却棒。

然而，围绕当前的处置方法以及核废料对环境构成的潜在风险仍然存在争议。

长期以来在该领域流传的一个问题是，如果有办法安全地回收核废料会怎样？如果为未来的先进核反应堆回收金属燃料是真的可能呢？

为了试图找到这些问题的答案，犹他大学 (U of U) 工程研究人员将与爱达荷国家实验室 (INL) 的一个团队合作，开发一个令人兴奋、简单的创新金属燃料回收过程用于未来的核反应堆。

这些先进的反应堆被设计成比现有技术更安全、更高效地生产能源并且运行成本更低。U of U 和 INL 团队已获得美国能源部 ARPA-E 项目三年内 210 万美元的赠款。

犹他大学材料科学与工程教授Michael Simpson表示，用目前的轻型水冷核反应堆，你只使用大约五年的燃料，那么你用它做什么呢？你在哪里处理它？除了使用它的核电站现场，我们目前没有其他地方可以放置它。

一个更好的想法是使用物理或化学过程使燃料再次在反应堆中可用。Micheal 补充道。

钠冷快堆

能源部热衷于寻找替代方法来处理对核废料的担忧。就目前而言，不存在用于储存乏核燃料棒的永久储存库，这些乏核燃料棒在美国各地的 75 个地点留下了超过 83,000 吨的放射性废物。

因此，支持新技术并开发替代策略，例如辛普森及其团队提出的技术，将朝着克服这些问题迈出重要一步。

最初，INL 构想了先进的钠冷快堆 (SFR)，它采用了一种金属铀燃料，客观上面向可回收性。将这种先进技术带入商业规模是挑战的下一部分。

SFR 使用动态加热系统处理燃料棒，理论上该系统应允许分离可重复使用的可回收材料。

辛普森解释说，与目前的方法相比，需要彻底处理的废物在体积上将减少一个“数量级”。

犹他大学材料科学与工程教授Michael Simpson表示，我们减少了必须处理的核废料的数量，从长远来看，我们可以获得更多的能源。

此外，该团队还应该能够回收可裂变材料以用于发电，而不是简单地将其丢弃。

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种计算模型，以收集与各种金属分离过程相关的数据。

预计如果成功，最早可能会在 2030 年这些先进的钠冷快堆中的第一座上线。这意味着在建造时考虑到回收利用的反应堆可以减轻围绕核废料处理的一些担忧。

犹他大学材料科学与工程教授Michael Simpson表示，这一过程将有助于为可持续核能铺平道路，同时将环境影响降至最低，并使美国能够生产更多能源，同时更好地解决全球变暖问题。

此外，新能源倡议促进了从化石燃料向可再生能源和核能源发电的过渡。

犹他大学材料科学与工程教授Michael Simpson表示，这使我们能够继续使用核能，而不必担心这个未解决的核废料问题。我们不仅可以直接处理它，还可以回收大部分核废料并产生更少的核废料。