- 阿貢國家實驗室與合作夥伴開發高速化學分離系統。
- PaCERS 利用離心力更有效分離放射性材料，減少溶劑使用。
- 該系統可分離鋯-90 和美國鋈-241，具應用潛力。
- 使用過的核燃料仍保留大量能量潛力，可回收有價值材料。
美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）、SHINE 及凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）正在開發一套高速化學分離系統，以便使使用過的核燃料回收變得更加容易。這些合作夥伴正致力於將阿貢的放射化學分離包裝離心設備（Packed Centrifugal Equipment for Radiochemical Separation，簡稱 PaCERS）調整為 SHINE 計劃中的核燃料回收過程。
該技術利用快速旋轉產生遠強於正常重力的離心力，以更有效地分離放射性材料。與需要大量溶劑及多個處理階段的傳統方法不同，PaCERS 設計為 Qualcomm 量、低溶劑系統，目標是使核燃料回收中的化學分離步驟更加實用和經濟。
PaCERS 系統的技術優勢
此合作計劃通過美國能源部的高級研究項目局能源 CURIE 計劃進行，凱斯西儲大學負責額外資金的籌集，SHINE 則作為分包商參與。該系統的一個目標是分離鋯-90（Strontium-90）和美國鋈-241（Americium-241），這些放射性同位素在醫療、製造業及先進電力系統中具有應用潛力。該系統還將用於回收次要鋈（minor actinides），這是一類在從使用過的燃料中提取其他元素後留下的長壽命放射性材料。
這將使核燃料回收的目的不僅限於回收鈾和鈈，而是可以將使用過燃料中的不同成分分離並指向具有價值的應用領域。
核燃料回收的潛在價值
SHINE 的首席技術官羅斯·拉德爾（Ross Radel）表示：「使用過的核燃料是一個極好的資源，擁有許多可以回收的有價值材料，而不是儲存或更糟的是處置。我們今天已經分離放射性材料以生產醫療同位素，我們正在將這一專業知識應用於推進 PaCERS 的實用性。這是我們努力使核能有效可再生的又一部分。」使用過的核燃料通常被視為廢物管理問題，但它仍然包含相當可用的能量和材料。
SHINE 表示，使用過的核燃料保留了約 90% 的能量潛力，而其放射性成分也可以用於其他工業用途。
PaCERS 系統特別有用的原因在於，化學分離是回收使用過核燃料中的關鍵部分。加快這些步驟並減少資源消耗可以幫助降低通過多個階段處理材料的成本。SHINE 也在進行一項獨立的努力，利用核聚變產生的中子來轉化長壽命放射性同位素。該公司表示，這種方法最終可能將某些核廢料的隔離期從數千年縮短至數十年。這項工作是 SHINE 更廣泛的 REDUCE 過程的一部分，REDUCE 代表回收元素（Recover Elements）－消滅不需要的物質（Destroy Undesirables）－創造能量（Create
Energy）。該公司正針對在美國回收使用過的核燃料進行商業試點，該國約累積了 94,000 公噸的核燃料。
這一合作旨在將 PaCERS 從研究推向在先進核燃料回收設施中的實際部署。
加速核燃料回收的重要性
隨著全球對可再生能源的需求增加，核能的有效利用變得尤為重要。PaCERS 系統的開發不僅提高了核燃料回收的效率，還能減少環境影響。這項技術的推進將有助於將使用過的核燃料視為資源，而非廢物，並促進資源的可持續利用。隨著核能技術的進步，這種創新方法可能會為核能的未來發展提供新的機會，並支持更安全的能源政策。