レーザー濃縮で核廃棄物を原子炉燃料に再処理可能に

Global Laser Enrichment（GLE）社は、ケンタッキー州パデューカにある閉鎖された濃縮施設に保管されているウラン廃棄物をレーザー技術で再処理する計画を進めている。数千本のシリンダーに保管された廃棄物には少量のウランが含まれており、これを回収して原子炉燃料の原料にできる。この手法は従来の濃縮方法よりも効率的な代替手段となる可能性がある。

このプロジェクトは、特に米国や中国が新型炉（先進設計を含む）の建設を進める中で、核燃料サプライチェーンに影響を与える。原子力発電は現在、世界の電力の約9％を供給しており、燃料生産コストの低下は原子炉プロジェクトの軌道維持に役立つ。廃棄物には少なくとも0.25％のウラン235が含まれており、GLEはこれを約0.7％まで濃縮し、天然ウランの濃度に合わせる計画だ。

GLEは米国エネルギー省と、最大20万トンのこの材料を再処理する契約を結んでいる。同社のレーザー濃縮技術は機密扱いだが、レーザーを使ってウラン235分子を選択的に励起し、分離しやすくするという原理に基づく。遠心分離機が材料を回転させて同位体を分離するのに対し、レーザー濃縮は特定の波長で特定の同位体を狙う。GLEのCEOスティーブン・ロング氏によると、フルスケールのプラントでは、同出力の遠心分離機が数千台必要なのに対し、レーザーユニットは1000台未満で済むという。

レーザーの安定性と信頼性が向上したことで、レーザー濃縮への関心が高まっている。重要な推進要因は、ロシアのウクライナ侵攻後の地政学的変化だ。ロシアは歴史的にウラン濃縮市場を支配してきたが、西側諸国はロシアからの輸入を制限する動きを見せており、新技術に機会が生まれている。MITの核科学研究者チャールズ・フォースバーグ氏は、ロシアの供給が豊富だった間は西側で新たな濃縮プラントは建設されなかったが、ウクライナ戦争が状況を変えたと指摘する。

2023年に設立された別の企業LIS Technologiesもレーザー濃縮を追求している。同社はテネシー州オークリッジに200エーカーの用地を購入し、米国原子力規制委員会と事前申請協議中だ。LISは従来型原子炉向けに天然ウランを約5％のウラン235まで濃縮する計画で、将来的には先進炉向けに高濃度化も視野に入れる。一方、GLEはまず廃棄物の再処理に注力し、その後新規原料に移行する。

GLEの次のステップは、技術のスケールアップと再処理契約の完了だ。同社のアプローチは、採掘ウランへの依存を減らし、国内燃料源を提供する可能性がある。濃縮ウランの需要が高まり、ロシアの供給が減少する中、レーザー濃縮は核燃料市場でより大きな役割を果たすかもしれない。