核能作为满足当前和未来能源需求的重要选项，其潜力巨大。为了充分挖掘这一潜力，美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的科学家们正在致力于研究一种新型技术，该技术依靠更小、更局部的方法高效回收铀和超铀元素。这项研究的应用前景不仅限于核燃料回收，还可能拓展至稀土回收等其他金属回收工艺。
阿贡国家实验室的科学家正在开发突破性的化学工艺设备，即 RPB 接触器，以进一步采用更小、更本地化的方法高效回收铀和稀土元素。(图片来自 Shutterstock。)
这种可扩展的解决方案具有多功能性，意味着美国可以从原本会被填埋的材料中提取出更多资源，如采矿废料、煤粉煤灰或废弃电子产品。这将对美国制造业产生多方面的积极影响，改善和扩大其选择范围，增加使用安全、有保障的国内核能及其他类型能源。
阿贡国家实验室的放射化学家Anna Servis领导了这项由美国能源部高级研究计划署资助的研究。她和她的团队专注于高效金属生产，并正在开发一种突破性的化学工艺设备——旋转填料床(RPB)接触器。
Anna Servis表示：“核工业的风险很高，因此具有影响力的创新潜力也很大。”这些创新设备旨在优化传统的化学处理方法，由于其体积小、功能齐全，可用于多个制造或核能场所，从而大大减少传统上与核燃料回收相关的尺寸、安全性和成本障碍。
目前，美国面临着重复使用或处理废核燃料的挑战，大部分废燃料仍存放在全国各地的反应堆现场。通过在燃料最初使用地点或附近回收废燃料，RPB技术旨在最大限度地降低与运输和储存相关的风险。例如，大型废核燃料容器无需通过美国公路进行长途运输。这种小规模、更本地化的回收材料方法对公众更具吸引力，成本更低，并包含多种其他安全效率优势。
Servis和她的团队正在探索三种不同的方法，利用RPB技术提取铀和超铀元素以及稀土元素：气体洗涤、液液萃取和固相萃取。在每种方法中，他们都利用物质的状态(气体、液体或固体)将所需材料与不需要的材料分离。一旦所需材料在新的流或溶液中分离出来，即可进行回收，而不需要的材料则可以以较少、危害较小的数量丢弃。
此项研究由阿贡国家实验室与凯斯西储大学合作开展。Servis表示：“我们的研究不仅在于改进技术，还在于重新定义可能性。”这项创新技术有望为美国核能及其他金属回收领域带来重大变革。
