美國核學會(ANS)麾下的燃料循環與廢物管理執委會，15日在《ANS News》上發文，重提美國核學會(ANS)前主席安迪·克萊因(Andy Klein)2017年ANS年會上宣布的倡議，狠抓“小型模塊化后處理設施核燃料閉路循環”，寓意重大……[1]

US NRC核燃料循環圖示(美國在乏核燃料后處理，包括混合-氧化物燃料方面，沒有經驗)。

似乎就在昨天，美國核學會(ANS)前主席安迪·克萊因(Andy Klein)宣布，ANS需要解決9個核的重大挑戰，以確保現有和新興的核技術有利于當前和未來一代。ANS燃料循環和廢物管理部(FCWMD)，立即在隨后的ANS會議上通過主辦關于這一主題的經常性小組會議，抓核燃料閉路循環的重大挑戰。

自克萊因主席在2017年ANS年會上宣布這個倡議以來，該部門已經主持了四次小組會議和另外幾次關于核燃料閉環的支持性會議。該部門最近的小組會議，“小型模塊化后處理設施核燃料閉路循環”在2021年ANS虛擬年會期間舉行，注冊的與會者可以獲得記錄。

這些小組會議討論的主題包括燃料閉路循環選擇;聯邦、商業或混合擁有的后處理設施;使用小型模塊化后處理設施實現核燃料閉環;以及后處理的經濟考慮。

重要性：為什么核燃料閉環很重要，它與美國現在的做法有什么不同?目前，美國使用開式核燃料循環：在鈾礦中回收的鈾是U3O8，轉化為六氟化鈾，制成核燃料之前，先濃縮鈾-235含量為3-5%。這種燃料在堆中輻照以產生無碳排放的電力，并在反應堆中待18-24個月后卸出堆芯，放入乏燃料水池。在這一點上，輻照過的燃料或乏燃料，稱之為高放廢物，經適當的冷卻時間后，放入干桶中存放作為臨時措施，直到建成永久性的地質處置庫。

主張維持目前開放燃料循環的倡導者經常指出，目前鈾的低成本和大量庫存，以及與燃料閉路循環相比，開式燃料循環經濟效益好，核擴散風險低。

庫存量大：開式燃料循環的主要缺點是導致鈾庫存量非常大，大約86000噸商用乏燃料儲存在美國幾十個核電現場，等待地質處置。這比擬議的尤卡山( Yucca Mountain)地質處置庫的7萬噸庫容還要大，意味著至少還需要一個處置庫，儲存國家的商業乏燃料。

此外，大約96 % 用過的燃料既含易裂變元素、也含可增殖元素，可再循環成為新的燃料，意味著大量潛在的能源被浪費了。處置用過的燃料，類似買一令紙(500張)，用20張紙，剩下的全扔掉。核燃料通過化學分離(即后處理)和再循環用過的燃料中的有用的元素(如鈾和钚)，只在永久處置庫中處置放射性最強的成分來解決這些問題。目前法國在使用這種方法，可大大減少需要永久性處置廢物的體積和放射毒性。

現在是時候了：美國現在有個極好的機會最終實現核燃料閉路循環，因為出現了先進的快堆，可以最大限度地消耗易裂變材料。美國能源部贊助的2014年燃料循環選擇研究，支持這個主張。這個研究發現，相對于目前的開式燃料循環，三個最有潛力的燃料循環，有可能最大限度地利用資源，減少需要地質處理的廢物量，包括通過快堆連續再循環阿系元素，實現核燃料閉路循環。此外，化學分離、核保障技術和施工技術的進步，可能使現代核燃料后處理設施的經濟建設，能夠維持或改進現有的核保障措施，減輕對成本和核擴散的擔憂。

無論美國繼續使用開式燃料循環還是采用燃料閉路循環，都必須有個永久性的處置場。美國花了多年時間建立和特許的尤卡山的處置庫，直到2010年該項目因政治挑戰，基本上被放棄了。

一線曙光：雖然永久性處置設施選址，與其說是技術上的挑戰，不如說是政治上的挑戰， 但仍有一線曙光。2021年11月30日，美國能源部啟動‘基于同意’的選址規劃，要求提供關于乏燃料臨時集中儲存設施的意見。雖然臨時集中儲存不是永久處置，但許多人認為，將用過的燃料合并在一個或兩個集中儲存的現場，而不是分散在幾十個反應堆現場，是邁向永久處置的重要一步。此外，人們對其他選擇如深鉆孔處置，也越來越感興趣。

核燃料閉路循環包括永久性地質處置庫，是個理想的解決方案，能使這個國家最大限度地利用資源，最大限度地減少廢物，安全可靠地儲存少量的高放廢物。

美國怎么實現核燃料閉路循環，最終處置方案會是什么樣子，還有待觀察。與此同時，ANS 燃料循環和廢物管理部將繼續舉辦關于核燃料閉路循環，以及臨時和永久處置的書面討論會、專題討論會和網絡研討會，使核學界及時了解這些領域的最新發展，推動分享新觀念。

啟示與見解

美國政府實行核燃料開式循環，理由是天然鈾資源儲量豐富，燃料成本低，核擴散風險最小。以為自己帶頭，其他國家也會“仿效”，但成效甚微。世界核大國都“各行其是”，只有中、小國家和沒有核“野心”的國家，在實行核燃料開式循環...

全球氣候危機迫使能源轉型，核能的輔佐、支撐作用無可替代，發展小型模塊式反應堆和先進堆是世界多數國家和有識之士的共同認識。這既需要高含量低濃縮鈾(HALEU)，從保護環境考慮，核燃料閉路循環也是必然趨勢。美國ANS狠抓“小型模塊化后處理設施核燃料閉路循環”，是重大進步!

發展核能，不同國家有不同的政策，應予以尊重，但確保核安全是共同責任。現代核電(包括第三代+)最適合堆芯功率長期穩定運行，任何改進不應增加異常情況停堆及其后對專設安全系統設施的可靠性挑戰。

全世界需要保護環境，能源界需要能源轉型，核能界也要有新觀念，面對各方面的挑戰，做出重大改進。核燃料(包括乏燃料)閉環運行，不僅給可再生能源系統有力支撐，使現有的高防核廢物“變廢為寶”，還有可能使自身成為“可再生能源系統”，給世界提供核能幾千年。核工業需要深地處置的不是核材料，只是沒有處理、回收價值的長壽命核沾污物(材料與零部件)...

依據資料：

ANS FCWMD Executive Committee，ANS Grand Challenge: Closing the nuclear fuel cycle，ANS Nuclear News，February 15, 2022