俄罗斯科学家近期宣布研发出两项创新技术,能够从辐照核燃料中高效分离具有高放射性与长寿命的次锕系元素——镅与锔。

实现核燃料闭环利用的关键在于分离乏燃料中的可裂变物质以便重复使用。镅和锔作为核燃料燃烧过程中积累的危险副产品,化学性质相似且分离难度极高。俄罗斯团队开发了两种互补方法:一是莫斯科大学与俄科院研发的基于“PhenCN”分子的液液萃取法,具备创纪录的选择性;二是俄罗斯国家原子能公司与俄科院研究所合作开发、基于TODGA物质的高效液相色谱法,已由马雅克生产联合体在高放射性废液中完成测试,从8升溶液中成功回收超过65克镅-241和镅-243,提取率高于99.9%,具备规模化生产条件。
卡尔梅科夫院士指出,这些分离技术类似于对乏燃料进行高科技“废物分类”,可将镅、锔以及影响反应堆运行的稀土元素(如(如钐、铕、钆等“中子毒物”)分别提取处理。镅可在快堆或熔盐堆中“燃烧”,而锔经预先冷却衰变为钚后再进入燃料循环。通过深度分离与后续处理,可将核废料的安全处置期从至少一万年缩短至约三百年,并使高放废物体积减少约70倍,为推进先进核能系统与实现可持续核燃料循环奠定关键技术基础。