米国の使用済み核燃料の再処理が復活する可能性がある―その理由はここにある

エネルギー省（DOE）は、国内の軽水炉（LWR）から使用済み核燃料（SNF）または使用済み核燃料（UNF）をリサイクルする取り組みを強化しており、連邦政府からの補助金として3,800万ドルを寄付している。 10月21日には数十のプロジェクトが発表されました。

チームはDOEが2022年3月に開始した「UNF放射性同位体をエネルギーに変換する」（CURIE）プログラムに基づいて資金を受け取り、SNFのリサイクルを進めるプロジェクトに取り組むことになる。 これらのプロジェクトは恒久的な処分が必要となる高レベル廃棄物（HLW）の量の削減を目指すものだが、国内の新型炉で使用できる原料も提供する可能性があるとDOEは述べた。

この受賞は、そのほとんどが最終処分を待って一時保管されている軽水炉フリートからのSNFに対処するという国の新たな戦略にとって極めて重要な進歩を意味する。 これまで原子力産業は、35の州の76の稼働中および廃炉となった原子炉施設の使用済み燃料プールと乾式キャスクに8万8,500トンの商業用SNFとHLWを安全に保管しているが、多くの専門家は、このアプローチは非常に非効率で持続不可能であると考えている。 処分の不確実性と将来の新型原子炉燃料供給に関する懸念を背景に、連邦資金は商業用SNF再処理に新たな勢いを生み出しており、政府機関はこれが経済的に実行可能で拡散耐性のあるものとなることを期待している。

この取り組みは、10万年以上にわたって残留危険物を封じ込めるように設計された地層処分場への直接処分を通じてSNFの処分に対処するという米国の長年の野心から逸脱している。 議会の政治的行き詰まりと、1982年の核廃棄物政策法（NWPA）で義務付けられたSNFの処分開始に関するDOEの数十年にわたる「標準契約」不履行のせいで、ネバダ州ユッカマウンテンでの地層処分は、地面で停止します。 DOE は最近、同意に基づく中間貯蔵施設の立地プロセスの実施を開始しました。 しかし、これらのアプローチはワンススルー燃料サイクルに対応しています。

まだ正式な核廃棄物戦略の一部ではないが、エネルギー省エネルギー高等研究計画局（ARPA-E）のCURIEプログラムは、現在の軽水炉からのSNFの商業的に実行可能な再処理を可能にすることにより、閉鎖核サイクルの探索に着手した。

CURIE は、再処理技術、プロセス監視、施設設計における主要なギャップや障壁が解決されれば、商業的再処理が繁栄する可能性があると構想しています。 このプログラムは、再利用可能なアクチニドを回収し、それらを新しい燃料にリサイクルするためのSNF再処理には、「特に先進的高速炉と組み合わせた場合に燃料利用率が向上し、廃棄が必要なHLWの量を大幅に削減する」可能性があると主張している。

この措置が注目に値するのは、第二次世界大戦中のマンハッタン計画による、ハンフォード製造炉から排出された照射済み金属ウラン燃料からのプルトニウム回収に始まり、米国が何十年にもわたって再処理を模索してきた一方で、商業的再処理の試みは技術的、経済的、規制上の問題に直面してきたからだ。 。 そして、米国は何十年も前に進む可能性のある経路として再処理という選択肢を検討してきたが、近年の核廃棄物研究の優先順位は異なる政権の下で変動している（補足「核廃棄物経路としての再処理の再浮上」を参照）。

米国政府は元々、第二次世界大戦中の原爆開発努力の一環として再処理技術を開発したが、使用済み核燃料（SNF）再処理は、商用原子力発電の初期段階における将来の核燃料供給不足に対処するための重要な手段に成長した。 1950年代から1970年代後半まで。 1970 年代のウラン供給が不安定だったこともあり、高速中性子炉の増殖能力を探るための増殖炉研究プログラムがいくつかの国で立ち上げられました。 育種者らは、豊富なウラン238（U-238）を使用可能な燃料（プルトニウム239）に変換し、消費したよりも多くの使用可能な燃料を生産し、ウラン燃料のエネルギー含有量の60％以上を使用することを約束した。

1957 年に原子力委員会 (AEC、原子力規制委員会 [NRC] の前身) が SNF への核再処理サービスの提供から撤退する意向を表明した後、民間産業の発展は 1976 年にかけて勢いを増しました。その一方で、4 つの大規模な商業用再処理工場の開発と建設が行われました。が開始されたとき、米国で建設され運営されている商業用再処理施設は、ニューヨーク州バッファロー近くの核燃料サービスのウェストバレー工場のみでした。 この施設は 1966 年から 1972 年まで運営されましたが、商用 SNF を処理することはなく、規制要件の厳格化により最終的に閉鎖されました。

1976年、フォード政権は、米国はプルトニウムを製造するための使用済み核燃料の再処理を「核燃料サイクルにおける必要かつ避けられないステップ」ともはや見なすべきではないと宣言した。 1977年、カーター政権は、米国の原子力発電計画で生成されたプルトニウムの商業的再処理とリサイクルを「無期限」延期すると発表した。 レーガン政権は1981年に商業的再処理の無期限禁止を解除したが、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領政権は1992年に核不拡散に関する政策声明で兵器の再処理を停止した。同年、政権は連邦プルトニウム・ウラン抽出工場（PUREX）再処理施設を永久に閉鎖した。ワシントン州ハンフォードにある施設。

1993年、クリントン政権は、米国は「プルトニウムの民生利用を奨励しておらず、したがって米国自身も原子力または核爆発目的のプルトニウム再処理には携わらない」と宣言した。 しかし、ジョージ・W・ブッシュ政権は2001年の国家エネルギー政策の中で、「よりクリーンで、より効率的で、廃棄物の発生が少ないなど、より優れた再処理および燃料処理技術」を（高度に開発された燃料サイクルを持つ国際パートナーと協力して）検討するよう促した。増殖耐性がある。」 ブッシュ政権下で、エネルギー省 (DOE) も UREX+ 分離プロセスの工学規模の実証に向けた作業を開始しました。

しかし、オバマ政権は、再処理によって廃棄物の負担が大幅に軽減されるわけではないと強調しながらも、既存の技術を使った再処理は「不経済」であるとみなした。 また、使用済み核燃料の再処理の結果、副産物として「分離プルトニウムが大量に蓄積」され、「我々の最大の不拡散問題の一つ」を表していると示唆した。 代わりに政権は地域的または国際的な中間貯蔵を擁護した。

トランプ政権下で、エネルギー省は燃料サイクル研究開発（R&D）の利点を再び強調した。 2018年、DOEのエネルギー高等研究計画庁（ARPA-E）は、「原子炉システムの各部分がどのように組み合わされるかの再考」を奨励するMEITNER（モデリング強化イノベーションの先駆的原子力エネルギー再活性化）プログラムを設立した。 そして2019年、ARPA-Eは、高度な原子炉向けのデジタルツイン技術を開発し、次世代の原子力発電所の運転および保守システムを変革することを目的とした、インテリジェント核資産によって管理された電力の生成（GEMINA）プログラムを開始しました。

ARPA-Eはバイデン政権下でもその鼓動を引き継いでいる。 2019年のARPA-E再認可法により「放射性廃棄物と使用済み核燃料の管理、浄化、処分を改善するための革新的な解決策」を提供する責務を負った同庁は、2021年5月に核廃棄物と先進的原子炉処分システムの最適化を開始した。 （オンワーズ）プログラム。 ARPA-EはONWARDSを通じて、「（新型炉の）廃棄物発生量や処分場の設置面積の10倍の削減を促進する画期的な技術」を開発、実証することを期待している。

2022 年 3 月、ARPA-E は UNF 放射性同位体をエネルギーに変換 (CURIE) プログラムを開始しました。 CURIE（物理学者で化学者のマリー・キュリーを称える）は、プルトニウムなどの長寿命元素の革新的かつ耐拡散性の分離方法の開発を目指しており、これは新しい燃料となり、短寿命の商用放射性同位体や重要な鉱物に「変換」できる可能性がある。 。 ただし、CURIE はオンライン監視および材料会計テクノロジーもサポートしています。 「CURIEは、廃棄物を大幅に削減しながら、先進的な原子炉に燃料を供給し、重要なクリーンエネルギー要素を提供する」とARPA-Eの所長代理であるジェニファー・ガービ博士は3月に述べた。 「この新しいプログラムでは、将来に向けたクリーン エネルギー技術の選択肢を提供する中で、安全対策とコストの削減に重点を置いています。」

キュリーが提案する閉鎖型核燃料サイクルは、基本的にUNFを分離して再利用可能なアクチニド（ウランやプルトニウムなど）を回収し、それらを新しい燃料にリサイクルするというUNFの再処理を想定している。

歴史的に、フランスのラ・アーグなどの商業再処理施設は、1950 年に開発された溶媒抽出ベースのプロセスであるプルトニウム・ウラン還元抽出プロセス (PUREX) を使用して、ウランおよびプルトニウム生成物 (三酸化ウランおよび二酸化プルトニウムとして) を回収してきました。 「二酸化プルトニウム製品は、軽水炉で使用される混合酸化物（MOX）燃料を製造するために酸化ウランと混合される原料となる」とエネルギー省は説明する。 PUREX プロセスは依然として UNF 分離の標準的な方法であり、現在商業および産業規模で実施されている唯一の方法です。

米国が再処理においていくつかの初期のマイルストーンをマークする一方で、フランス、英国、日本、ロシア、中国を含む他の国々も進歩の先頭に立ってきた。 すでに商業リサイクル用途を確立しているところもあります。

特にロシアは9月9日、820MWe BN-800高速炉心にウラン・プルトニウムMOX燃料をフル充填したと発表した。 ロシアのMOX燃料は、「商業炉で生成されたプルトニウムの酸化物と、劣化六フッ化ウラン（UF6）の脱フッ素から生じる劣化ウランの酸化物、いわゆるウラン濃縮施設の二次尾滓」で構成されている。 中国はまた、再処理に関するいくつかのマイルストーンを発表した。 2015年にパイロットPUREX工場での試験が完了した後、中国はより大きな商業施設でUNFの再処理を開始する計画を検討してきた。 伝えられるところによると、それは並行して2つのMOX施設を建設しているとのこと。

ARPA-E は、CURIE プログラムの下で、「革新的な」分離技術、特殊な核物質のプロセス監視技術、および「再処理技術の経済性とプロセス監視を大幅に改善し、同時にコストを大幅に削減する装置設計」を開発する道筋を設定しています。処分が必要な軽水炉 UNF からの HLW の量。」 同様にHLWの量を最小限に抑えることを目指すONWARDSよりも焦点を絞ったプログラムであるCURIEは、水処理、焼成処理、フッ化物の揮発性を含む複数の再処理技術を検討する予定である。

ONWARDS と比較して、CURIE は注目すべきコスト関連の指標も示しています。 その中には、処分コストを 0.1 セント/kWh の範囲に維持する一方で、「年間 200 メートルトンの重金属 [MTHM] の nth-of-a-kind (NOAK) 施設」の燃料コストを 1 セント/kWh とすることが含まれています。 」 PUREX ベースの大規模再処理施設のコスト見積もりが現在 200 億ドルで推移していることを考慮すると、これは重要です。

さらに、CURIEは、プロセス後の物質の会計を（1%以内の不確実性以内で）予測できる、現場での特別な核物質プロセス監視アプローチをターゲットとしています。 また、「純粋なプルトニウムの流れを生成しない」UNF分離を可能にするためにも機能する予定だ。

これらの指標は、「国内のHLW廃棄物の影響を最小限に抑えながら、貴重な[新型炉]燃料原料と、対象となる核分裂生成物(貴金属や医療用放射性同位元素など)を回収する能力を提供する、商業的に実行可能な再処理技術」を裏付けるものであると当局は述べている。 。

「分離技術、物質会計とオンライン監視技術、および装置設計の進歩を考慮すると、施設の設置面積を削減し、ユニットの操作と建設をモジュール化し、廃棄物の流れを減らし、規制順守を促進し、タイムリーな再処理施設の経済性を可能にすることで、再処理施設の経済性を劇的に改善する機会が存在します。そして部隊の作戦を正確に計算する核物質も含まれている」と付け加えた。

再処理された軽水炉 UNF から得られる新型炉原料の開発に CURIE が注力していることは、ウランの一種である高分析低濃縮ウラン (HALEU) の十分な供給量をどのように調達するかについて新型炉開発者の急成長分野から懸念が生じていることを考えると、特に注目に値する。 235 燃料を 20% 濃縮。 DOE の先進的原子炉実証プログラム (ARDP) に基づいて授与された 10 件の設計のうち 9 件を含む、多くの先進的原子炉設計には HALEU が必要です。

しかし、HALEU は現在、2 つの供給源からのみ入手可能です。1 つは既存の材料備蓄のダウンブレンドによる DOE からの限定量供給、もう 1 つはロシア国営企業ロスアトム所有の核燃料会社 TENEX による商業供給です。

米国は今のところ、ロシアのウクライナ侵略後、ロシアのウランに対する制裁を発動するまでには至っていないが、先進的核燃料のロシア燃料への依存にはいくつかの固有のリスクが伴うことを認識している。 これらには、供給の混乱や輸出競争力に対する一般的なリスク、さらにはロシアや中国の影響力の「意図しない」拡大が含まれる。 しかし、米国による短期的な劇的な行動がなければ、「特に最初の実証とユニットの迅速な時間枠を考慮すると、先進的な原子炉開発者にとって、最初はロシア供給のHALEUに頼る以外に基本的に選択肢はない」とシンクタンクのサード・ウェイは警告している。 。

これまでのところ、最新型原子炉が配備されるまでに、米国の少なくとも 2 つの施設が HALEU を濃縮する認可を受ける可能性がある。 オハイオ州パイクトンの施設でHALEUの生産を実証し、国内唯一の原子力規制委員会（NRC）からHALEU生産のライセンスを取得したセントラス・エナジーは、8月に遠心分離機の建設を完了したとパワーに語った。しかし、HALEU 貯蔵シリンダーの入手におけるサプライチェーンの制約により、操業は遅れました。

2022年4月、DOEはHALEU契約を変更し、履行期間を2022年11月30日まで延長した。セントラスはまた、DOEが2022年6月に行う折半費用負担契約の提案要請に入札を提出する予定であると述べた。カスケードを完成させて 20 キログラムの HALEU を生産します。 「20kgのHALEUが生産されると、基本契約はその後1年間で900kg生産するためのコストプラスインセンティブ料金契約に移行する」が、DOEにはパフォーマンスを最大9kgまで延長するオプションが含まれている同社は、「何年も経った」と述べた。 DOEは「運用契約が締結されてからHALEUカスケードをオンラインにするには1年弱かかると見積もっている」と同社は述べた。 一方、2019年、欧州企業の米国子会社であるUrenco USA, Inc.は、HALEUを生産して業界のニーズを満たすことが可能であり、そのような目的のための新しい濃縮モジュールがNRCライセンス取得から24か月以内に稼働できる可能性があると述べた。

HALEU のより強力な国内供給源の開発の緊急性を認識し、議会は 8 月に制定されたインフレ抑制法 (IRA) で、HALEU を新型炉で利用できるようにするために 7 億ドルを提供しました。 しかし、その資金を維持することは新たな懸念を引き起こしている。 DOEが9月1日に発行した、ロシアのウランおよび燃料サービスへのアクセス不足に対処するためのHALEU活動に追加の15億ドルを追加充当要求したが、議会でハードルに直面している。 それでも、当局は十分なHALEUを調達するための新たな手段を追求し続けている。 10月6日、同庁は業界の関心と「大企業と中小企業」によるHALEU生産の実現可能性を評価するための「情報源を求めている」通知を発表した。 最初の回答は 10 月 28 日に提出される予定です。

DOEによるCURIEの展開と最近の同プログラムの賞は、国内の核燃料問題に対処するためのもう一つの潜在的な手段として、軽水炉UNF（通常はジルコニウム合金被覆酸化ウランUNF）の再処理を支持している。 DOEによると、CURIEの広範な再処理技術は、ガス冷却、溶融塩、液体金属冷却反応器を含め、「配備が近づいている先進的な原子炉設計の燃料ニーズに適合する原料をすべて提供する」ことができるという。 「プログラムの基準を満たす他の分離技術も、[CURIE] の範囲内に含まれます」と述べています。

キュリー氏は、再処理施設から生じる原料製品は「最終的には燃料加工業者に販売」され、新型原子炉燃料が生産される可能性があると構想している。 同様に重要なことは、CURIE の基準である 200 MTHM/年に規模を拡大した施設は、「2030 年の時間枠で」高度な原子炉燃料のニーズを満たすのに十分なウランおよびプルトニウム (U/Pu) またはウラン/超ウラン (U/TRU) 原料を供給できる可能性があることを示唆しています。 」 この評価は、産業界が2032年までに年間約220トンのHALEUを必要とするという原子力エネルギー協会の2020年の推定に基づいている。「U/TRUまたはU/Pu燃料は同量のHALEUと同等の原料を提供し、再処理された材料は、 HALEU の原料として機能する」と DOE は示唆している。

しかし、必要な技術開発には大きな障壁を克服する必要があると当局は認めている。 例えば現在、「溶媒抽出技術からU/TRU燃料を得る実証された経路はなく、安全対策はほぼ確立されているが、多大なコストがかかる」と同報告書は指摘する。

それでもエネルギー省は楽観的なようだ。 「処理状況を破壊する代替溶媒抽出技術の開発には多くの機会が存在します」と同誌は述べている。 例えば、代替の水性（溶媒抽出）技術の開発により、高度な核燃料サイクルに関連するアクチニド（ウランからアメリシウム）を単一の分離ステップで同時回収できる可能性があり、これにより経済性が向上し、拡散耐性が高まる可能性があります。 、と書いてあります。

再利用または廃棄のために UNF をさまざまな流れに高温で非水性のバッチ電気化学的に分離する焼成処理も、軽水炉 UNF からの一部の高速スペクトル先進炉燃料サイクル用の燃料の生産にとって潜在的に魅力的である可能性があります。プルトニウムを含む TRU 元素は互いに十分に分離されておらず、拡散防御の別の層を提供します。 しかし、焼成処理は研究開発環境において小規模でしか実証されていないとDOEは指摘している。

別の高温プロセスであるフッ化物揮発性は、高酸化状態のフッ化物（UF6 など）の揮発性を利用して分離を達成するもので、照射された非商用燃料から 100,000 トン以上のウランを回収し、溶融物を再処理するために使用されました。 1960 年代の塩炉実験用燃料。 フローシートは、先進炉燃料原料として有用なアクチニド（ウラン、プルトニウム、ネプツニウム）を対象として設計されていますが、これまでのところ、軽水炉からの直接の UNF によるフッ化物の揮発性は実証されていません。

DOEはまた、経済的に核分裂生成物を回収し、工業用または医療用の放射性同位元素利用のために再利用するという利害関係者（新型炉コミュニティ以外）からの関心も期待していると示唆している。

先進炉コミュニティの一部にとって、SNFリサイクルを探求するDOEの取り組みは、国のオープン燃料サイクルアプローチが逃した機会に対処するための大きな前進となる。

マイクロリアクターの開発会社であるオクロは、使用済み酸化物燃料の金属への変換を実証し、現在の車両からの廃棄物を先進的な原子炉燃料にリサイクルできるようにすることを実証しており、燃料効率が向上する可能性を指摘した。 「今日の原子炉は、燃料に含まれるエネルギー含有量の約5％しか消費しません。エネルギー含有量のほぼ95％は未使用のままです」と同社は10月21日にPOWERに語った。

Oklo は、アイダホ国立研究所 (INL)、アルゴンヌ国立研究所 (ANL)、核廃棄物管理会社ディープ アイソレーション、ケース ウェスタン リザーブ大学など、多数のパートナーとともに、これまでに 4 つの DOE 賞を受賞しています。 2月にDOEがONWARDSプログラムに基づいてOkloに500万ドルの賞金を与えた際、Okloの共同創設者兼最高経営責任者（CEO）であるジェイコブ・デウィット氏は、先進的な原子力技術企業がこれらのプロジェクトから得た教訓を活用して初のプロジェクトを展開する計画であると述べた。 -類燃料リサイクル施設。

同氏は、「燃料リサイクル施設により、オクロは既存の使用済み核燃料から出る核廃棄物をクリーンエネルギーに変換できるだけでなく、オクロの工場から燃料をリサイクルすることが可能になり、劇的なコスト削減が可能となり、サプライチェーンの主要なニーズを解決できる」と述べた。 「商業規模の燃料リサイクル施設は、高度な核分裂の経済パラダイムを変えるだろう」と彼は付け加えた。

特にDOEは金曜日、CURIE賞の一環としてアルゴンヌが主導する2つのプロジェクトを選出した。 連邦政府から 490 万ドルの資金を集めたプロジェクトの 1 つで、イリノイ州レモントに本拠を置く国立研究所は、CURIE プログラムのコストと商業焼成処理施設の廃棄物基準を満たす電気化学的酸化物還元 (OR) プロセスを開発する予定です。 「電気化学的ORは、使用済み酸化物燃料を金属に変換する単一ステップのプロセスですが、現在の非効率性により、金属への不均一かつ不完全な変換、長いプロセス時間、および大量の廃棄物をもたらします」とDOEは説明しました。

アルゴンヌ社は、酸化物から金属への変換を監視するセンサーを組み込み、安定かつ効率的な次世代アノード材料を使用し、最後にセル設計を最適化することで、酸化物燃料から金属への変換率が 97% という高効率の OR プロセスを実証する予定です。空間的に均一な金属への変換を達成します。 このプロジェクトの下で、Okloはリサイクルのための使用済み燃料の取得を追求し、CURIEプロジェクトを通じて使用済み酸化物燃料原料を取得するためのプログラムを開発する予定であると先進炉開発者はPOWERに語った。 「このプログラムは、使用済み燃料の物理的および同位体的特性に基づいて優先的に入手する予定であり、使用済み燃料在庫の解決策を積極的に模索している団体との商業関係を構築することも含まれる」と同報告書は述べた。

並行して、DOE が受賞した 2 番目のプロジェクトの下で、アルゴンヌ社は使用済み核燃料再処理用の放射化学分離用 PAcked Centrifugal Equipment (PACER) と呼ばれる一連の小型回転充填層接触器 (RPB) を開発、製造、テストする予定です。

一方、INLは、SNF中のアクチニドと核分裂生成物酸化物を電気化学的に還元するための堅牢な陽極材料を設計、製造、試験するために連邦資金から270万ドルを獲得する予定である。 「UNFの電気化学的還元は、その後の電気精製によるアクチニドの回収を可能にする焼成処理フローシートの重要なステップです。通常、白金またはグラファイトから製造される現在のアノードは、高コスト、アノード材料の急速な劣化、金属製品の汚染という問題を抱えています。 、二酸化炭素排出量への悪影響」とDOEは説明した。 「陽極のコストを削減し、性能を向上させるため、INLは商業用途向けにイリジウムとルテニウムのコーティングされたバイメタル陽極を製造し、性能を評価する予定である。堅牢な陽極材料の開発は、温室効果ガスを生成したり純粋なプルトニウムを分離したりせずに酸化物UNFを処理する革新的な解決策をサポートする。」 」

しかし、10月のプロジェクト選定に基づくDOEの最大のCURIE賞である650万ドルは、モノクローマティック・アッセイ・イールド・エンハンスド・リライアビリティ（MAYER）テクノロジーの開発に対してGEリサーチに贈られることになる。 MAYERは「水系核再処理施設向けの革新的な保障措置ソリューション」であると同社は説明した。 「MAYER は、画期的なコンパクトで調整可能なレーザー コンプトン散乱放射源を使用して、単色の高光子束ビームを提供し、高精度 (<1% 不確実性)、低遅延 (<2 分) での元素濃度および同位体濃度のその場測定を可能にします。高放射線バックグラウンドの核分裂性元素。」

GEはこの受賞を活用して、再処理施設を保護するための仮想パイロットデジタルツインの構築も計画している。 デジタル ツインではデジタル台帳テクノロジーを使用して、データの整合性と透明性を確保します。 「デジタルツインにより、継続的なオンデマンドの人工知能トレーニングが可能になり、材料在庫の標準誤差を低減し、有害事象を予測するための積極的な防御を提供し、必要な施設の停止前に緩和を可能にする」と述べた。

一方、比較的新しい核廃棄物の新興企業Curioは、実験室規模でのNuCycle SNFリサイクルプロセスの開発と実証に対して500万ドルの賞金を獲得する予定だ。 キュリオ社は、新しい閉鎖型燃料サイクルを密かに開発しており、これは「純粋なプルトニウムの流れの生成を回避し、既存のプロセスに比べて廃棄物の量を劇的に減らすように意図的に設計されている」としている。 キュリオ氏は、このプロセスから「ウラン/超ウラン燃料や貴重な放射性核種を含む」「いくつかの」商業製品が生まれることを期待していると同社は述べた。 「大幅な経済効率を伴った施設設置面積の削減」を目的として設計された NuCycle は、十分に理解されている化学プロセスを独自に活用し、さまざまな種類の UNF (溶融塩、窒化物燃料など) に対応できます。NuCycle は、「核廃棄物」に関する現在のパラダイムをシフトします。それを資産として再利用することで、米国におけるUNFリサイクルの商業的事例を生み出すことができる」と付け加えた。

もう 1 つの注目すべき賞 (470 万ドル) は、統合材料会計テスト プラットフォームの設計、構築、試運転、運用を行う会社、NuVision Engineering に贈られます。 このプラットフォームは、水系再処理プラントにおける後処理核物質会計の予測を不確実性 1% 以内にすることを目標としています。 エンジニアリング会社メインストリーム・エンジニアリングは、揮発性放射性核種を分離・捕捉する真空スイング分離技術を別途開発する。 このプロジェクトにより「ライフサイクル資本と運営コストが削減され、保管しなければならない廃棄物を最小限に抑えることができる」とエネルギー省は述べた。

DOEはまた、「核燃料のライフサイクル管理と先進炉燃料供給の複合的な課題」に対処する「統合燃料サイクル事業」を開発するため、電力研究所（EPRI）に280万ドルを与えた。 同研究機関は、経済性を考慮した軽水炉燃料源の選択肢と、溶融塩化物高速炉（MCFR）などの新型炉用の燃料を生産するリサイクル施設の選択肢を特徴付け、評価する予定だ。 「EPRIはこの情報を利用してリサイクル施設最適化ツールを開発し、多くの実行可能なプロセスオプションの互換性と効率性を評価する予定です。その結果は、複数の燃料サイクル施設と併置されたリサイクル施設の設計に情報を提供することになります。これは、潜在的には軽水で稼働している可能性があります」原子炉サイト」とDOEは述べた。

最後に、DOE はいくつかの学術チームが主導するプロジェクトも選択しました。 アラバマ大学バーミンガム校は、硝酸に溶解した後、UNF からウランやその他の超ウランの大部分を回収することで SNF をリサイクルする単一段階のプロセスを開発する予定です。 一方、コロラド大学ボルダー校は、複雑な SNF 混合物の高精度かつ大幅に高速な測定を可能にする技術を進歩させる予定です。 ノース テキサス大学は、UNF の電気化学的処理の正確な保護と監視を可能にするために、高温溶融塩の密度とレベルを長期間リアルタイムで監視するための自己給電式ワイヤレス センサーを開発します。 そしてユタ大学は、SNFをナトリウム冷却高速炉や溶融塩燃料炉に適した燃料原料に効率的に変換するための熱化学プロセスを開発する予定である。

—Sonal Patel は POWER 上級副編集者 (@sonalcpatel、@POWERmagazine) です。

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