La ricerca globale dell'energia a basso tenore di carbonio ha rinnovato l'interesse per l'energia nucleare, ma la sfida di gestire i rifiuti radioattivi rimane un ostacolo significativo. Il combustibile nucleare di spent contiene una complessa miscela di prodotti di fissione e elementi transuranici che rimangono pericolosi per decine di migliaia di anni.

Comprendere i rifiuti nucleari: tipi e pericoli a lungo termine

I rifiuti nucleari generati dai reattori di potenza sono ampiamente classificati come a basso livello (LLW), intermedio (ILW), e ad alto livello di rifiuti (HLW).

Trasmutazione: conversione di Isotopi a lungo-visti in forme stabili o più corteggiate

La trasmutazione comporta la conversione di un elemento o di un isotopo in un altro attraverso reazioni nucleari, la cattura di neutroni, seguita da decadimento beta o fissione diretta, che ha come obiettivo quello di trasformare isotopi problematici, come gli attini minori, in isotopi con semi-livelli molto più brevi o prodotti finali stabili.

Sistemi acceleratori (ADS)

I sistemi di accelerazione a reazione a catena (RDS) sono dotati di un nucleo di accelerazione a livello subcritico.

Reattori veloci per la trasmutazione

I reattori veloci hanno sviluppato un reattore ad alta velocità (SFR) e hanno utilizzato più di un reattore ad alta velocità (LFR) che utilizzava i reattori ad alta velocità (FLT:) e i reattori veloci ad alta potenza (LFR) che utilizzano i reattori ad alta velocità (FLT: 1).

Concetti di reattore di sale Molten

I reattori di sale Molten (MSR) utilizzano una miscela di combustibile liquido di materiali fissili e fertili dissolti in un sale di fluoro o cloruro. La natura fluida permette una continua elaborazione on-line per rimuovere i prodotti di fissione e gli elementi transuranici separati per il riciclaggio. Questa capacità rende i prodotti MSR particolarmente attraenti per la trasmutazione dei rifiuti, poiché la composizione del combustibile può essere regolata in tempo reale per massimizzare il burnup di diversi isoto.

Riduzione dei rifiuti attraverso il processo avanzato

La trasmutazione non può essere efficace senza prima separare gli isotopi target dalla maggior parte del combustibile speso. Le tecnologie di rielaborazione si sono evolute dal processo tradizionale PUREX, che recupera l'uranio e il plutonio, a metodi più avanzati che separano anche gli attini minori.

Trattamento dei piro

Il processo di Pyroprocessing è un metodo elettrochimico non acquoso che tratta il combustibile nucleare ad alte temperature (circa 500°C) in elettroliti di sale fuso. Il combustibile viene tritato, sciolto in un bagno di sale fuso, e poi uranio, plutonio, e gli azionamenti minori sono selettivamente depositati sugli elettrodi. La tecnica è particolarmente adatta ai combustibili metallici utilizzati nei reattori veloci e produce un volume di scarti molto più bassi rispetto a quelli secondari.

Partizione e Trasmutazione (P&T)

La strategia P&T prevede la separazione chimica dei radionuclidi di lunga durata, soprattutto degli atti minori, dal combustibile speso e la loro conversione da un'irradiazione dei neutroni in un reattore dedicato o in un ADS. L'Unione europea ha costituito un leader nella ricerca P&T attraverso progetti come EUROPART], ]

Riciclo avanzato acquoso

I metodi di trattamento dei neutroni (FLT: 1) e (FLT:))

Sfide che affrontano l'attuazione

In primo luogo, la maturità tecnologica[FLT:[FLT]]: solo il processo PUREX è stato distribuito a scala industriale.

Prospettive future e collaborazione internazionale

Il progetto di ricerca nucleare (in inglese) è stato sviluppato da ALT (in inglese) e da ADS (in inglese) (in inglese: ALT) (in inglese) (in inglese) (in inglese)

Un concetto emergente è l'approccio waste-to-power, dove il combustibile speso viene trattato non come una responsabilità, ma come una risorsa. Estrarre e bruciare il materiale fissile rimanente e transuranici, un ciclo di combustibile chiuso potrebbe estrarre 30–50 volte più energia per unità di uranio rispetto ai cicli di una volta-at-traversata.

Conclusioni

Le innovazioni nel settore della trasmutazione e della riduzione dei rifiuti reattori offrono un percorso convincente per risolvere una delle sfide più persistenti dell'energia nucleare.