Wzbogacanie laserowe mogłoby przetwarzać odpady jądrowe na paliwo reaktorowe

Firma Global Laser Enrichment (GLE) planuje wykorzystać technologię laserową do przetwarzania odpadów uranowych przechowywanych w zamkniętym zakładzie wzbogacania w Paducah w stanie Kentucky. Odpady, zgromadzone w tysiącach cylindrów, zawierają niewielkie ilości uranu, które można odzyskać i przekształcić w surowiec do paliwa jądrowego. To podejście może stanowić bardziej wydajną alternatywę dla konwencjonalnych metod wzbogacania.

Projekt wpływa na łańcuch dostaw paliwa jądrowego, szczególnie w sytuacji, gdy kraje takie jak USA i Chiny dążą do budowy nowych reaktorów, w tym zaawansowanych konstrukcji. Energia jądrowa dostarcza obecnie około 9% światowej energii elektrycznej, a tańsza produkcja paliwa może pomóc w utrzymaniu projektów reaktorów na właściwym torze. Odpady zawierają uran o stężeniu co najmniej 0,25% uranu-235, który GLE zamierza wzbogacić do około 0,7%, co odpowiada stężeniu naturalnie wydobywanego uranu.

GLE ma umowę z Departamentem Energii USA na przetworzenie do 200 000 ton metrycznych tego materiału. Technologia wzbogacania laserowego firmy jest utajniona, ale opiera się na laserach, które selektywnie wzbudzają cząsteczki uranu-235, ułatwiając ich separację. W przeciwieństwie do wirówek, które wirują materiał w celu rozdzielenia izotopów, wzbogacanie laserowe wykorzystuje precyzyjne długości fal do celowania w określone izotopy. Dyrektor generalny GLE, Stephen Long, twierdzi, że pełnowymiarowy zakład potrzebowałby mniej niż tysiąca jednostek laserowych, w porównaniu do tysięcy wirówek dla podobnej wydajności.

Zainteresowanie wzbogacaniem laserowym wzrosło, ponieważ lasery stały się bardziej stabilne i niezawodne. Kluczowym czynnikiem jest zmiana geopolityczna po inwazji Rosji na Ukrainę. Rosja historycznie dominowała na rynku wzbogacania uranu, ale kraje zachodnie zaczęły ograniczać import z Rosji, stwarzając możliwości dla nowych technologii. Charles Forsberg, badacz energii jądrowej z MIT, zauważa, że nikt na Zachodzie nie budował nowych zakładów wzbogacania, dopóki podaż rosyjska była obfita, ale wojna na Ukrainie to zmieniła.

Inna firma, LIS Technologies, założona w 2023 roku, również rozwija wzbogacanie laserowe. Zakupiła 200-akrową działkę w Oak Ridge w stanie Tennessee i prowadzi rozmowy przedaplikacyjne z amerykańską Komisją Regulacji Jądrowych. LIS planuje wzbogacać naturalny uran do około 5% uranu-235 dla konwencjonalnych reaktorów, z przyszłymi planami wyższych stężeń dla zaawansowanych reaktorów. GLE tymczasem koncentruje się najpierw na przetwarzaniu odpadów, zanim przejdzie do świeżego materiału.

Kolejne kroki GLE obejmują skalowanie technologii i realizację umowy na przetwarzanie. Podejście firmy może zmniejszyć zależność od wydobywanego uranu i zapewnić krajowe źródło paliwa. W miarę wzrostu popytu na wzbogacony uran i spadku podaży z Rosji, wzbogacanie laserowe może odegrać większą rolę na rynku paliwa jądrowego.