美国加强核废料回收再利用

最困扰美国能源和环境政策的问题非核废料莫属。美国的核电站每年产生约2,000吨核废料。由于其固有的放射性，核废料被小心地储存在全国各地的不同地点。

（来源：微信公众号“嘿嘿能源heypower” ID：heiheinengyuan 作者：heypower）

如何处理核废料是联邦政府的责任。事实上，核电站运营商已向核废料基金支付了超过400亿美元，以便政府处理。政府最初想法是将核废料埋在内华达州尤卡山的“深层地质储存库”中，但事实证明这在政治上行不通。尽管如此，该项目前期工作已花费了150亿美元。

由于能源部无法管理这些核废料，其数量仍在累积。根据能源部最新发布的数据，约有80,000吨核废料（包含数百万个燃料棒的数十万个燃料组件）正在等待处理。2013年，核电站运营商以违约为由起诉政府，且最终胜诉。判决结果为，美国财政部每年向运营商支付数亿美元，支付总额超过80亿美元。

美国政府收集了数十亿美元来管理核废料，然后花费上百亿美元进行可行性研究，最终却只能搁置，而现在因为败诉还需要支付数十亿美元。幸运的是，所有的核废料占用的面积相对较小，并且放置于临时存储点。如果没有紧急行动的理由，政策制定者一般不会采取行动。长期储存计划将继续进行，但政策制定者应该着眼于将这些“废物”回收利用。

回收利用的支持者计划将“再加工”后的核废料作为反应堆的燃料，回收利用技术在化学、物理学和工程学上是可行的。其批评者认为回收利用的经济性很差和且存在安全风险。

第四代核反应堆设计已经存在多年，但由于各种政治、经济和战略原因，轻水反应堆一直主导着核工业。例如，南方公司在佐治亚州建造的两台常规100MW压水反应堆，采用的就是西屋公司设计的AP1000堆型。

相比之下，第四代核反应堆的设计容量一般都比较小，还可能使用不同的冷却系统。位于俄勒冈州采用NuScale Power公司的设计方案的77MW小型模块化反应堆、位于圣地亚哥的通用原子公司设计的采用氦气冷却的50MW模块化快堆以及位于阿拉米达的 Kairos Power的140MW熔盐堆等都有不同的配置，可以适应不同的场景。

许多第四代核反应堆设计可以使用经过回收利用的核燃料。6月3日，TerraPower（由比尔·盖茨支持）、通用电气日立和怀俄明州宣布达成协议，将建造一个345MW的钠冷快堆。

钠冷快堆在技术上能够使用回收利用的核燃料。总部位于加利福尼亚的Oklo公司已经与爱达荷国家实验室达成协议，将其1.5MW的微堆使用回收利用的核燃料运行。总部位于纽约的Elysium Industries公司设计的熔盐堆自称其“首选燃料”是回收利用的核燃料。总部位于阿拉巴马州的 Flibe Energy公司宣传其钍基反应堆具有使用回收利用的核燃料的能力。

第四代核反应堆的发展进程并不取决于核废料问题。虽然反应堆能够消耗核废料，但它们不一定必须这样做。尽管如此，支持回收核废料将提高它们的经济性。

政策制定者应该考虑美国如何使回收利用的核燃料比进口新燃料更有经济性。2019年，参议院确认Rita Baranwal博士为能源部 (DOE) 核能官员。作为一名受过培训的材料科学家，她成为回收利用的拥护者。

拜登政府在其2022财年预算申请中继续为先进核反应堆提供支持，为美国能源部核能办公室增加近3.5亿美元的资金。该提案主要用于研究和开发新反应堆（3200万美元）、燃料循环研发（5900万美元）和先进反应堆示范（1.2亿美元）以及用于多功能试验的反应堆（从4500万美元到1.45 亿美元，每年递增）。

5月，美国能源部的能源高级研究计划署 (ARPA-E) 宣布了一项新的4000万美元计划，以支持“优化”先进反应堆核废料和处置的研究，包括核废料回收利用。重要的是，该计划明确指出，当今缺乏核废料解决方案对第四代反应堆的未来“构成挑战”。

回收利用通常是一个非常复杂的过程。它涉及化学、机器和能源。从关键矿物到塑料瓶，各种资源的回收利用也会产生新的废物。目前，联邦政府和州政府在回收废料方面非常积极，核废料也应获得相同待遇。