Лазерное обогащение может перерабатывать ядерные отходы в топливо для реакторов

Компания Global Laser Enrichment (GLE) планирует использовать лазерную технологию для переработки урановых отходов, хранящихся на закрытом обогатительном предприятии в Падуке, Кентукки. Отходы, находящиеся в тысячах цилиндров, содержат небольшие количества урана, которые можно извлечь и превратить в сырье для ядерного топлива. Этот подход может предложить более эффективную альтернативу традиционным методам обогащения.

Проект влияет на цепочку поставок ядерного топлива, особенно в то время, когда такие страны, как США и Китай, стремятся построить новые реакторы, включая передовые конструкции. Атомная энергетика в настоящее время обеспечивает около 9% мирового производства электроэнергии, и более дешевое производство топлива может помочь удержать проекты реакторов на плаву. Отходы содержат уран с содержанием урана-235 не менее 0,25%, который GLE намерена обогатить до примерно 0,7%, что соответствует концентрации природного добытого урана.

GLE имеет контракт с Министерством энергетики США на переработку до 200 000 метрических тонн этого материала. Технология лазерного обогащения компании засекречена, но она основана на использовании лазеров для избирательного возбуждения молекул урана-235, что облегчает их разделение. В отличие от центрифуг, которые вращают материал для разделения изотопов, лазерное обогащение использует точные длины волн для воздействия на определенные изотопы. Генеральный директор GLE Стивен Лонг говорит, что для полноценного завода потребуется менее тысячи лазерных установок по сравнению с тысячами центрифуг для аналогичной производительности.

Интерес к лазерному обогащению вырос по мере того, как лазеры стали более стабильными и надежными. Ключевым фактором является геополитический сдвиг после вторжения России в Украину. Россия исторически доминировала на рынке обогащения урана, но западные страны предприняли шаги по ограничению импорта из России, создавая возможности для новых технологий. Чарльз Форсберг, исследователь ядерной науки из Массачусетского технологического института, отмечает, что на Западе никто не строил новые обогатительные заводы, пока российские поставки были обильными, но война в Украине изменила это.

Другая компания, LIS Technologies, основанная в 2023 году, также занимается лазерным обогащением. Она приобрела участок площадью 200 акров в Ок-Ридже, штат Теннесси, и ведет предварительные переговоры с Комиссией по ядерному регулированию США. LIS планирует обогащать природный уран до примерно 5% урана-235 для обычных реакторов, с планами на будущее по более высоким концентрациям для передовых реакторов. GLE, тем временем, сначала сосредоточится на переработке отходов, прежде чем перейти к свежему материалу.

Следующие шаги для GLE включают масштабирование технологии и выполнение контракта на переработку. Подход компании может снизить зависимость от добытого урана и обеспечить внутренний источник топлива. По мере роста спроса на обогащенный уран и сокращения поставок из России лазерное обогащение может играть большую роль на рынке ядерного топлива.