美国能源部（DOE）的新回合资金主要支持一系列新技术，大大减少了新一代高级核反应堆产生的核废料。

1。开始计划

橡树岭国家实验室正在与Orano FS合作开发模块化的废气处理系统。

DOE资助了将近十二个研究项目，这是一个计划的一部分，旨在限制新一代高级反应堆产生的废物量。

去年，DOE宣布了其首个优化核废料和先进反应堆处理系统的计划，以识别和促进先进反应堆核燃料（UNF）的回收，处置及相关保护技术。

该项目称为“ Onwards计划”，主要是为了开发可以解决高级反应堆和相关核废料存储的燃料周期的核废料，从而支持更安全，更可持续的国内燃料储量。

在最新一轮的资金中，DOE已在高级研究项目局能源（ARPA-E）计划中投资了3600万美元。

2。资助的项目

通用电气

Radmass团队将有权进入纽约Niscayuna的GE研究校园，以开发其新的检查技术，以支持从左到右的燃油回收：首席科学家Bogdan Neculaes和高级科学家Uwe Wiedmann，他专门从事辐射物理学和系统设计；以及该项目的PI，材料科学家安德鲁·霍夫曼（Andrew Hoffman）（资料来源：GE Research）

在这11项资助项目中，GE Global Research已获得近450万美元的资金，以开发用于核过程后处理设施的创新检测技术。

该技术称为材料分析安全共振密度分析（RADMASS），旨在解决在美国不同存储位置存储的耗资燃料的问题。

Radmass是一种非破坏性评估技术，可准确测量并表征该材料以进行更具成本效益的重新处理。

该项目的目的是通过光子学和核模型在非辐射环境中证明概念证明，以证明radmass在高辐射环境中运行的能力，例如核燃料后处理后辐射封闭室。

GE Research和该项目的主要研究人员的材料研究科学家Andrew K. Hoffman博士说：“预先核反应堆概念中最令人兴奋的因素之一是有机会优化行业的未来，尤其是燃料的回收方式。” “随着新的先进反应堆概念创造了更多的回收机会，我们需要抓住机会，使核能成为无碳能量的更具吸引力的替代品。”

Terra Energy

Terra Power还获得了850万美元的旨在减少氯化物在高温下使用的废物量的项目。

减少金属，氧化物和盐基反应堆和/或基于氯化物挥发性的燃料废料的目的是调整基于氯的挥发性（CBV）参数以实现高铀回收率。

通过这样做，将大大减少废物的数量。

Terra Energy表示，以前的工作已经证明，从辐照的氧化燃料中回收了超过99％的铀，从而有可能减轻储存负担10-20次。

这项工作将以替代性UNF开头，并在可以应用于金属，氧化物和盐的反应器燃料的过程演示中发展为实际的氧化物UNF。

Terra Energy总裁兼首席执行官Chris Leveque说：“我们正在积极探索整个燃油周期的新解决方案，包括解决燃油燃料问题的最佳方法。”

3。核废料不再使人们感到头疼

新的磷酸盐废物

在由ARPA-E资助的项目中，包括柠檬油信息，太平洋西北国家实验室和北德克萨斯大学，他们将使用人工智能和仿真方法来开发新的磷酸盐废物，从而大大减少熔融盐反应堆的存储负担。

该项目的目的是快速开发磷酸盐玻璃，陶瓷及其复合材料，以去除卤化物并更安全地固定熔融盐反应器中的盐浪费。

该项目希望最终获得设计废物形式的KG级概念证明，并证明与先前的艺术相比，废物量增加了六倍以上，废物量减少了80％。

Citrine表示，该提案还将将废物处理的资本和运营支出减少60％。

“我们的ARPA-E计划结合了核废料制造，玻璃和陶瓷模拟的顶级专家的知识和能力，以及我们的数据驱动方法，以破坏核废料工业，” Citrine的外部研究计划主任詹姆斯·萨尔（James Saal）博士说。

模块化废气处理装置

Orano子公司Orano Federal Services（FS）将获得220万美元的项目资金，以开发模块化的废气处理单位。

当处理不同高级反应堆类型的燃料（包括金属燃料，Triso燃料和熔融盐反应堆液体燃料）时，将根据产生的废气来定制“插头”设备。

优化以有效捕获受控的放射性和非放射性排气气体，治疗过程本身只会产生适合处置或衰减存储的低放射性废物。

首席研究员Sven Bader博士将使用Oak Ridge国家实验室（ORNL）和太平洋西北国家实验室（PNNL）进行排气处理的最先进研究与开发。

“先进的反应堆将需要高级工艺来准备其二手核燃料以重复使用。我们感谢有机会……继续与下一代高级反应堆进行支持。”

4。研究案例

高级反应堆废物流

在学术机构正在进行的许多项目中，罗格斯大学的新不伦瑞克省（New Brunswick），新泽西州校园正在获得400万美元的赠款，以开拓高级反应堆废物流，处置金属陶瓷废物体（PACE-FORWERD）项目。

该大学旨在提供一种简单且可扩展的方法，以将多个废物流（例如金属，盐和碳）固定为单个，高密度，耐用的Cermet。

该项目旨在将任何潜在的高级反应堆燃料循环浪费封装成耐热陶瓷和金属复合废物形式。

金属Cermets将使用不锈钢废物作为初始阶段，并封装在整个金属基质中均匀分散的陶瓷。巩固最终会降低孔隙率。

罗格斯说，这项先进的技术将大大减少废物流的处理，因为无需为单独的废物流开发多个废物流。

与轻水反应堆技术相比，此过程还将减少大约一定的数量级。

他们补充说，它是为各种处理环境而设计的，与当前的现有艺术相比，预计将使生产，运营和维护成本降低约50％。

矩阵项目

斯托尼·布鲁克大学（Stony Brook University

ARPA-E计划资助的另一个学术项目是纽约Stony Brook University的340万美元Matrix Matrix Engineering Triso紧凑型实现高级反应堆燃料循环（Matricy）项目。

他们的提议着重于一种综合系统方法，该方法通过增加燃料利用并减少铀负荷会大大减轻废物负担。

这种方法认为使用MGO（氧化镁）作为低垃圾和可储存的燃料形式使用基于Triso的微封装燃料。

矩阵将设计Triso燃料以实现完整颗粒的解聚。同时，该项目将评估其长期处置为最终废物。

Stony Brook团队将将反应堆分析与一个程序相结合，以制造和了解新燃料及其废物的性能。与当前的最新技术相比，他们的目标是使核废料的减少量超过一个数量级。

通用容器系统

同时，加州大学伯克利分校，劳伦斯·伯克利国家实验室和NAC International正在与深度隔离开展，以超过360万美元的ARPA-E资金来启动向上项目。

考虑到设计安全的通用性能标准（向上），以及用于钻孔和采矿存储中的高级反应堆废物的容器项目，正在寻求一种新的通用容器系统，用于高级反应堆废物流。

合作伙伴说，新容器将产生一种基本的废物形式，以解除存储，运输和处置之间存在的相互依存约束。

新容器设计为当前的干燥存储和运输基础设施，还将满足“深度隔离”深孔解决方案的热，体积和关键废物接受限制。

目的是通过将废物包装在可以存储在现场或中央干燥的小容器中，运输到地质处置仓库中，并在不重新包装的情况下处置，将燃料和废物管理的长期成本降至最低。

投资电解精炼设施

“深层隔离”也与ARPA-E资助的另一组合作。

在俄克拉荷马州领导的一个项目中，合作伙伴计划在未来几年将核燃料回收设施商业化。

该项目旨在在不久的将来关闭金属燃料周期的电解精炼设施。该设施将为Oklo的金属燃料反应堆生产燃料，并关闭高级反应堆燃料循环。

这笔400万美元的ARPA-E资金将使合作伙伴能够专注于用于回收核燃料的电解炼油设施中关键流程的工业化和自动化。这将解决所有关键操作，并使用模拟燃料演示端到端过程。该项目还将为NRC许可证准备设施，并为最后的深孔处置中产生的任何废物制定计划。

与治疗后的基线相比，该技术有望减少数量级的浪费。

此外，其支持者声称，Onwards旨在推动高性能废物的发展，同时将后端成本保持在可接受的$ 1/MWH范围内。

Oklo的联合创始人兼首席执行官Jacob DeWitte表示：““ Onwards”项目将建立在我们能源部其他项目的工作基础上，使Oklo能够建立一流的燃油回收设施。商业规模的燃油回收设施将改变高级裂变的经济模式。”

两步的氯挥发性

Brigham Young University还在研究一个较小的项目，即两步的氯挥发方法，以重新处理高级反应堆的核燃料。

所有这些研究项目旨在通过限制先进反应堆产生的废物量来增加核能作为可靠的清洁能源。

通过减少废物和存储问题，目标是支持清洁能源基础设施，并为核能的新时代铺平道路。

实际上，DOE最近发布了一份供应链报告，该报告指出，高级反应堆技术的燃料开发和综合废物处理策略是支持进一步部署核能的重要因素。

正如美国能源部秘书詹妮弗·M·格兰霍尔姆（Jennifer M Granholm）所说：“开发新的方法来安全管理核废料，将使我们能够用无碳核能为美国的更多房屋和企业提供动力。ARPA-E通过支持公司以及研究下一代技术的大学来做到这一点。”