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2月16日，巴拉克·奧巴馬總統宣佈為佐治亞州的兩個新的輕水反應堆提供總計超過80億美元的貸款擔保，這是在美國重啟核電行業的一項舉措。僅僅三週前，能源部長史蒂文·朱宣佈成立美國核能未來藍絲帶委員會，以解決如何處理未來反應堆產生的廢物——以及美國目前執行的104個反應堆每年產生的2000公噸廢物。畢竟，奧巴馬政府已經停止了在內華達州的尤卡山（一個從未開放的地質處置庫）儲存乏核燃料的計劃。
尋找核廢料永久存放地的艱難歷程促使一些人重新提出一個可以追溯到曼哈頓計劃的想法：所謂的快中子反應堆，可以透過裂變消耗核廢料。無論是億萬富翁慈善家比爾·蓋茨在推銷一種新的行波反應堆設計，還是韓國政府在推廣乏燃料後處理和快增殖反應堆，觀察人士和政府似乎都認為現在是重新考慮快堆的時候了——儘管這些設計的記錄好壞參半。自20世紀50年代以來，全球已花費大約1000億美元用於此類反應堆的研發，但目前只有俄羅斯的BN-600反應堆在發電，該反應堆自1980年以來一直在執行。
普林斯頓大學的物理學家弗蘭克·馮·希佩爾（Frank von Hippel）是國際裂變材料小組（IPFM）的聯合主席，他在2月17日與記者舉行的電話會議上指出，美國“在處理核廢料方面陷入僵局”。這次電話會議包括幾位物理學家，他們是關於快中子反應堆新報告的合著者。“人們對這些反應堆的興趣在於，快中子反應堆在裂變長壽命同位素方面效率更高……[而且]……裂變長壽命同位素將最大限度地減少廢物問題。”
用鈉提速
快中子反應堆最普遍的型別之所以被稱為快中子反應堆，是因為用於引發裂變鏈式反應的中子比傳統核反應堆中用水減速的中子快，它們在高達550攝氏度的溫度下執行，並使用液態鈉而不是水作為冷卻劑。鈉暴露在空氣或水中時會發生爆炸性燃燒，因此需要精密的安全性控制。儘管如此，早在1951年，在愛達荷國家實驗室，這樣一個鈉冷快中子反應堆就產生了電力。
但是，使這項技術商業化的嘗試在很大程度上失敗了，主要是因為難以控制鈉火災以及將熱量從鈉傳遞到水的熱蒸汽發生器。日本的文殊鈉冷快中子反應堆在1995年起火，經過多年的技術困難修復以及對其重啟的法律挑戰，本月剛剛獲得恢復執行的許可。法國的超鳳凰鈉冷快中子反應堆成功運行了十多年，但發電時間僅佔7%，“是核歷史上負荷係數最低的之一”，核顧問、IPFM成員邁克爾·施耐德（Mycle Schneider）在電話會議上表示。據施耐德說，該工廠發生的一起事故導致一名工程師喪生，另外四人受傷，當時一個殘留大約100公斤鈉殘渣的儲罐爆炸。
此外，此類反應堆需要對乏核燃料進行後處理，這是一項技術計劃，涉及從貧化鈾燃料棒中提取鈽和其他裂變材料。然後，這些元素可以在快中子反應堆中使用，或者與鈾混合形成所謂的混合氧化物（MOX）燃料，並在更傳統的核反應堆中使用。美國在20世紀70年代之前曾有這樣的計劃，布什第二屆政府曾短暫恢復該計劃；奧巴馬政府在2009年再次將其擱置。
當然，這種鈽和高濃縮鈾也正是用於製造核武器的同位素，從而使這些材料成為安全威脅。目前，全球已儲存了大約250公噸此類備用鈽，主要集中在英國和法國，這些鈽經過後處理但從未用作核反應堆燃料。據馮·希佩爾說，這足以製造30,000枚“長崎級”核彈。
防彈後處理
美國能源部正在花費1.45億美元研究一種替代當前後處理方法的“防擴散”方法，眾議院於去年6月舉行了一次聽證會，探討了未來對核燃料回收的需求。由於過去幾十年核燃料價格普遍較低，此類反應堆可能還有助於解決鈾供應的潛在短缺問題。得克薩斯州的鈾礦開採公司Uranium Energy Corp.的執行長阿米爾·阿德納尼（Amir Adnani）表示，美國反應堆每年消耗約2500萬公斤鈾，但該國僅生產約180萬公斤核燃料；其餘的來自國外礦山和其他來源。事實上，根據核能研究所的政策發展主管保羅·熱那亞（Paul Genoa）的說法，美國十分之一的家庭用電來自透過“百萬噸轉化為兆瓦”計劃從舊蘇聯核彈頭中提取的鈾，但與俄羅斯的協議將於2013年到期。
對鈾短缺的擔憂促使天然核燃料供應有限的印度探索另一種裂變元素，釷，作為替代品。根據印度核計劃的設計師、物理學家霍米·傑·巴巴在1954年提出的設想，將高裂變鈽包裹在釷毯中可以無限期地產生足夠的核燃料。普林斯頓大學物理學家M.V.拉瑪納（M. V. Ramana）在IPFM電話會議上表示，儘管印度的先行者取得了有限的成功，但印度政府目前正在建造這樣一個原型快增殖反應堆。“電力成本比重水反應堆高出80%”，他補充道。鈾價格需要從目前每公斤約80美元的水平上漲15倍，才能在經濟上具有吸引力。
昂貴的電力
事實上，成本問題不僅困擾著尋找利用核廢料的方法，也困擾著整個核工業——佐治亞州獲得白宮初步貸款擔保的新型傳統反應堆，每個反應堆的成本可能至少為70億美元。但美國核管理委員會可能剛剛提高了價格，因為它以安全保障為由拒絕了最初的AP-1000設計，堅持認為發電廠建築需要更強的結構強度。然而，連續供應電力且溫室氣體排放量低的發電機的承諾正在推動政府支援的復興。朱在宣佈貸款擔保後與記者舉行的電話會議上指出，核反應堆“產生我們約20%的電力，但佔我們無碳電力的70%”。
IPFM成員認為，根據過去的經驗，快中子反應堆不會改善核電的經濟性。儘管如此，中國已與俄羅斯簽署協議，以BN-600為基礎設計兩個880兆瓦的快中子反應堆。
早在1956年，海軍核動力專案以及民用核電工業的開創者海曼·里科弗海軍上將就將這種鈉冷快中子反應堆稱為“建造昂貴、操作複雜、即使發生輕微故障也容易導致長時間停機，且難以修復並耗時”。蘇黎世瑞士聯邦理工學院的物理學家邁克爾·迪特瑪（Michael Dittmar）在2009年11月的一篇分析報告中寫道，儘管經過了六十年和全球1000億美元的努力，這種判斷仍然存在，“關於近期商業裂變增殖反應堆的想法只不過是一廂情願”。
環保組織自然資源保護委員會的物理學家托馬斯·科克倫（Thomas Cochran）在IPFM電話會議上表示：“對於這1000億美元，我們確實學到了一些東西。”“我們瞭解到快堆的成本將大大高於輕水反應堆……[而且]……與熱反應堆相比，它們不是很可靠。”
行波反應堆
新的設計可能會對此有所幫助，例如比爾·蓋茨最近大力宣傳的TerraPower公司的行波反應堆，這是能源部門實現零碳排放的努力的一部分。擬議的技術將採用堆芯，從濃縮鈾開始，裂變至少30年。從理論上講，堆芯也可以使用現有反應堆的貧化鈾，從而消耗一些核廢料問題，TerraPower公司總裁核工程師約翰·吉爾蘭（John Gilleland）在影片演示中解釋道。
馮·希佩爾說：“這個想法的優點在於可以消耗廢物。它不需要後處理。”
但是，需要取得重大的材料進步才能為堆芯建立包層或外殼，使其能夠承受數十年的裂變反應。“在實現設想的長期壽命堆芯方面，它將面臨可怕的材料問題，”科克倫認為。而且，最終，仍然會殘留一些核廢料。“增殖堆唯一能做的就是改變廢物的體積，”拉瑪納堅持說。“核廢料處理問題更多的是一個社會和政治問題，而不是一個技術問題。”
目前核廢料的處理方案很可能仍將是燃料棒在水池中冷卻，然後轉移到現有反應堆現場的乾式容器中——今天大約有64,000公噸的乏燃料就是這樣儲存的。“短期內沒有問題。乾式容器儲存非常安全，”馮·希佩爾說。“從長遠來看，你不想讓乏燃料無限期地存放在66個反應堆場址。”
科克倫指出，即使建造了一批快中子反應堆，“你也無法消除對地質處置庫的需求。”