Mỹ tìm thấy kho báu trong chất thải, gia nhập đường đua đang được thống trị bởi Pháp, Nga, Nhật...

[Cupcake01]

Mỹ tìm thấy kho báu trong chất thải, gia nhập đường đua đang được thống trị bởi Pháp, Nga, Nhật...

Trên thế giới hiện nay, ngoài Pháp, rất ít quốc gia thực hiện tái chế nhiên liệu hạt nhân ở quy mô công nghiệp. Liên bang Nga là quốc gia tái chế lớn thứ hai, với khả năng xử lý khoảng 1/10 so với Pháp. Ấn Độ cũng đang tái xử lý nhiên liệu đã qua sử dụng của mình và có kế hoạch mở rộng năng lực. Trung Quốc có một nhà máy thử nghiệm và hiện đang xây dựng thêm các cơ sở mới. Anh đã từng tái chế, nhưng đã từ bỏ cách đây vài năm, vì chi phí quá cao. Nhật Bản đã xây dựng một nhà máy tái xử lý trong hơn 30 năm, nhưng gặp phải sự chậm trễ lớn và chi phí tăng vọt.

Một nhóm nghiên cứu của Hoa Kỳ đang phát triển một phương pháp an toàn hơn, hiệu quả hơn để tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.

Quy trình hóa học mới, do Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (ANL) phát triển, hợp tác với SHINE Technologies, bao gồm các thiết bị tiên tiến như máy tiếp xúc ly tâm để tách các vật liệu có giá trị khỏi chất thải phóng xạ.

Theo thông cáo báo chí của ANL, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tạo ra một giải pháp tái chế hiệu quả về chi phí, có thể mở rộng quy mô phù hợp để sử dụng trong công nghiệp.

Phương pháp này có thể giảm thiểu chất thải lâu dài, tăng cường thu hồi nhiên liệu và hỗ trợ chu trình năng lượng hạt nhân bền vững hơn bằng cách chuyển đổi các sản phẩm phụ phóng xạ thành các nguồn tài nguyên có thể sử dụng.

Thu hồi nhiên liệu được bảo vệ

Các lò phản ứng hạt nhân trên khắp Hoa Kỳ sản xuất nhiên liệu đã qua sử dụng và hơn 95% nhiên liệu này vẫn chứa năng lượng chưa được khai thác. Các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng biến tiềm năng này thành một phương pháp thực tế để tái chế.

Họ có ý định khai thác các nguồn tài nguyên có giá trị từ nhiên liệu đã qua sử dụng thông qua các phương pháp và công nghệ hóa học tinh vi, từ đó tạo ra nhiều năng lượng hơn và giảm chất thải phóng xạ lâu dài.

Tuy nhiên, vẫn có những khó khăn nhất định liên quan đến việc tái chế nhiên liệu hạt nhân. Nhiên liệu này có tính phóng xạ cao và nóng, đòi hỏi phải lưu trữ, làm mát và che chắn cẩn thận để bảo vệ người lao động và môi trường. Hơn nữa, phải thiết lập các biện pháp bảo vệ mạnh mẽ để ngăn chặn việc tiếp cận hoặc lạm dụng bất hợp pháp các chất hạt nhân.

Các nhà nghiên cứu kết hợp “biện pháp bảo vệ theo thiết kế” ở giai đoạn phát triển ban đầu, nhúng các biện pháp bảo mật và hệ thống giám sát để đảm bảo tuân thủ các quy định quốc gia và quốc tế. Cùng với sự an toàn, quá trình này cần phải khả thi về mặt tài chính.

Theo nhóm nghiên cứu, cần phải có nhu cầu thương mại đối với các vật liệu thu hồi, như nhiên liệu tái chế hoặc đồng vị phóng xạ hữu ích, cho dù là dùng cho lò phản ứng tiên tiến, chẩn đoán y tế hay các sứ mệnh không gian.

"Các đồng vị phóng xạ thu được trong quá trình tái chế có thể giúp cung cấp năng lượng cho các sứ mệnh không gian sâu hoặc được sử dụng trong các xét nghiệm y tế", tuyên bố báo chí cho biết.

"Nếu nhu cầu thương mại đối với các vật liệu này tồn tại, việc xây dựng các cơ sở tái chế sẽ trở nên hợp lý hơn về mặt kinh tế".

Các nhà khoa học cũng tính đến nhu cầu của các thiết kế lò phản ứng trong tương lai vì chúng có thể đảm bảo tính bền vững về năng lượng lâu dài.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu các phương pháp tinh vi để tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng theo cách an toàn và hiệu quả. Một khó khăn lớn là việc tách các vật liệu có giá trị mà không tạo ra plutonium tinh khiết, gây nguy hiểm cho an ninh và lưu trữ.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu cách tối ưu hóa các quy trình phân tách hóa học hoạt động trong điều kiện bức xạ cao, tương tự như những quy trình trong các cơ sở tái chế công nghiệp.

Quay - tách - duy trì

Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc hạt tạo ra một lượng nhỏ phóng xạ để mô phỏng các hiệu ứng bức xạ trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra sự phân hủy của các hóa chất liên quan đến quá trình tái chế nhiên liệu theo thời gian mà không cần phải che chắn nhiều.

Những thử nghiệm này, được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm, cung cấp thông tin chi tiết về các lựa chọn thiết kế và hỗ trợ đưa công nghệ vào các ứng dụng công nghiệp.

Một cải tiến quan trọng là hệ thống tiếp xúc ly tâm. Những tiện ích nhỏ bé này quay hỗn hợp chất lỏng ở tốc độ cao để tách chúng theo mật độ. Hệ thống cho thấy khả năng thích ứng cao, với các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra các thành phần tùy chỉnh cho quá trình tạo mẫu nhanh.

Việc đánh giá các nguyên mẫu này diễn ra trong điều kiện hóa học thực tế và tạo ra lượng chất thải phóng xạ tối thiểu, khiến chúng phù hợp cho giai đoạn phát triển ban đầu.

Những công nghệ này cho phép các phương pháp tái chế có thể mở rộng và an toàn có thể đáp ứng các loại lò phản ứng trong tương lai. Với nhu cầu năng lượng sạch ngày càng tăng, những phát triển này nhằm mục đích giảm thiểu chất thải hạt nhân, thu hồi các nguồn tài nguyên có giá trị và thiết lập năng lượng hạt nhân như một nguồn năng lượng đáng tin cậy trong tương lai.

“Tái chế nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng là một quá trình rất phức tạp, phụ thuộc rất nhiều vào loại công nghệ nào sẽ thống trị và nhu cầu về điện sẽ như thế nào. Chúng ta sẽ cần phải có một chiến lược tốt”, Peter Tkac, một nhà hóa học hạt nhân và là giám đốc của Radiochemistry Group thuộc bộ phận Công nghệ chu trình nhiên liệu và hóa học của ANL, đồng thời là người đứng đầu dự án, cho biết trong tuyên bố.


VietBF@ Sưu tập