Laserverrijking zou nucleair afval kunnen verwerken tot reactor brandstof

Een bedrijf genaamd Global Laser Enrichment (GLE) is van plan om lasertechnologie te gebruiken om uraniumafval te verwerken dat is opgeslagen in een gesloten verrijkingsfaciliteit in Paducah, Kentucky. Het afval, opgeslagen in duizenden cilinders, bevat kleine hoeveelheden uranium die kunnen worden teruggewonnen en omgezet in grondstof voor nucleaire brandstof. Deze aanpak zou een efficiënter alternatief kunnen bieden voor conventionele verrijkingsmethoden.

Het project beïnvloedt de toeleveringsketen van nucleaire brandstof, vooral nu landen als de VS en China nieuwe reactoren willen bouwen, waaronder geavanceerde ontwerpen. Kernenergie levert momenteel ongeveer 9% van de wereldwijde elektriciteit, en goedkopere brandstofproductie kan helpen om reactorprojecten op schema te houden. Het afvalmateriaal bevat uranium met ten minste 0,25% uranium-235, dat GLE wil verrijken tot ongeveer 0,7%, overeenkomend met de concentratie van natuurlijk gedolven uranium.

GLE heeft een contract met het Amerikaanse ministerie van Energie om tot 200.000 ton van dit materiaal te verwerken. De laserverrijkingstechnologie van het bedrijf is geclassificeerd, maar het maakt gebruik van lasers om selectief uranium-235-moleculen te exciteren, waardoor ze gemakkelijker te scheiden zijn. In tegenstelling tot centrifuges, die materiaal ronddraaien om isotopen te scheiden, gebruikt laserverrijking precieze golflengten om specifieke isotopen te targeten. GLE's CEO, Stephen Long, zegt dat een volwaardige fabriek minder dan duizend lasereenheden nodig zou hebben, vergeleken met duizenden centrifuges voor een vergelijkbare output.

De interesse in laserverrijking is gegroeid naarmate lasers stabieler en betrouwbaarder zijn geworden. Een belangrijke drijfveer is de geopolitieke verschuiving na de Russische invasie van Oekraïne. Rusland heeft historisch gezien de uraniumverrijkingsmarkt gedomineerd, maar westerse landen hebben maatregelen genomen om de Russische import te beperken, wat kansen creëert voor nieuwe technologieën. Charles Forsberg, een nucleair wetenschappelijk onderzoeker aan het MIT, merkt op dat niemand in het Westen nieuwe verrijkingsfabrieken bouwde zolang het Russische aanbod overvloedig was, maar de oorlog in Oekraïne heeft dat veranderd.

Een ander bedrijf, LIS Technologies, opgericht in 2023, is ook bezig met laserverrijking. Het heeft een terrein van 200 hectare gekocht in Oak Ridge, Tennessee, en voert vooroverleg met de Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission. LIS is van plan om natuurlijk uranium te verrijken tot ongeveer 5% uranium-235 voor conventionele reactoren, met toekomstige plannen voor hogere concentraties voor geavanceerde reactoren. GLE richt zich ondertussen eerst op het verwerken van afval voordat het overgaat op vers materiaal.

Volgende stappen voor GLE zijn het opschalen van de technologie en het voltooien van het verwerkingscontract. De aanpak van het bedrijf kan de afhankelijkheid van gedolven uranium verminderen en een binnenlandse bron van brandstof bieden. Naarmate de vraag naar verrijkt uranium groeit en het Russische aanbod afneemt, kan laserverrijking een grotere rol spelen in de nucleaire brandstofmarkt.