阿贡获得600 万美元用于开发回收核燃料的技术

2022-11-23 11:12  来源: 阿贡国家实验室    阿贡国家实验室  美国核电  核燃料  核废料  乏燃料

最近,ARPA-E向美国能源部的阿贡国家实验室颁发了600多万美元的资金,用于开发和展示以回收废旧核燃料(UNF)为重点的创新工艺和技术。该资金是通过将UNF放射性同位素转化为能源(CURIE)计划授予的。


两个项目将展示改进的分离技术,以帮助美国从安全、清洁的核能中获得更多的能量。

在核能生产过程中,核燃料中可用的能量只有很小的一部分被使用。剩下的部分可以被回收和循环使用,以创造大量的电力。美国能源部(DOE)高级研究计划局-能源(ARPA-E)估计,废旧核燃料(有时被称为废旧核燃料)中剩余的未开发的能量可以产生足够的清洁能源,为7000多万个家庭供电。

最近,ARPA-E向美国能源部的阿贡国家实验室颁发了600多万美元的资金,用于开发和展示以回收废旧核燃料(UNF)为重点的创新工艺和技术。该资金是通过将UNF放射性同位素转化为能源(CURIE)计划授予的。

核能是美国总用电量的大约五分之一的来源,它在2021年提供了全国无碳电力的一半。改进电化学分离和其他UNF回收和循环技术可以帮助核能做得更多。更有效地利用核能将大大减少国内对化石燃料的依赖和导致气候变化的相关温室气体。它将减少废物并为先进的反应堆生产新的燃料。这最后一个好处将导致部署新的先进反应堆,这将提供更多安全、清洁、可靠的电力。

热加工工程部门经理 Krista Hawthorne说:"我们与ARPA-E和工业界的伙伴关系对于缩小剩余的技术差距是非常重要的。" 

阿贡将利用ARPA-E的资金来推进两个项目。更大的项目将结合阿贡在核研究和开发方面的领导地位以及核工业合作伙伴Oklo公司和Deep Isolation公司的经验。阿贡将与凯斯西储大学合作开展这两个项目。

更大的项目被授予490万美元。它的重点是提高核燃料回收过程的效率,从而提高其经济性。阿贡公司、Oklo公司和Deep Isolation公司正在努力改进一种将UNF氧化物燃料转化为金属的工艺,然后可以进行加工,为先进的反应堆燃料提供可用的材料。该项目将结合稳定的下一代阳极材料的改进和用于控制该过程的传感器,以最大限度地提高最终可回收的材料数量。

阿贡的化学和燃料循环技术部门的热加工工程部门经理Krista Hawthorne领导这项工作。

霍桑说:"提高燃料回收过程的效率将有助于回收和循环使用过的核燃料中剩余的宝贵资源材料。我们与ARPA-E和工业界的伙伴关系对于缩小剩余的技术差距是非常重要的。"

第二个项目获得了152万美元。通过这个项目,阿贡的研究人员将开发、生产和测试更有效的工业化学处理设备来重新处理UNF。该项目负责人是阿贡放射化学家Anna Servis。

对轻水核反应堆燃料进行后处理的最先进设施使用的设备被称为填料床柱。填料床柱是高大的罐子,里面装满了填料,在化学分离过程中混合从一端流向另一端的液体。

Servis团队的设计则使用PACERs(用于放射化学分离的PAcked Centrifugal Equipment)。PACERs是旋转的填料床接触器,比柱子的效率高得多。它们利用远大于重力的离心力来提高化学分离的速度和效率。它们也明显更小。就规模而言,想象一下用一个棚子大小的PACER来取代水塔大小的填料床柱。

Servis说:"废旧核燃料包含一个原材料的宝库,包括可被回收为新燃料的富含能量的铀、贵金属和多功能放射性同位素。开采我们现有的UNF库存,可以减少对不可再生矿物的需求,并为子孙后代保存资源。"

阿贡国家实验室寻求解决国家在科学和技术方面的紧迫问题。作为国家的第一个国家实验室,阿贡在几乎所有的科学学科中进行前沿的基础和应用科学研究。阿贡的研究人员与来自数百家公司、大学、联邦、州和市政机构的研究人员密切合作,帮助他们解决具体问题,推动美国的科学领导地位,并为国家的美好未来做好准备。阿贡拥有来自60多个国家的员工,由芝加哥大学阿贡有限责任公司为美国能源部科学办公室管理。

美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者,正在努力解决我们这个时代的一些最紧迫的挑战。



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