Trump májusi rendelete nyolc hónapot adott az Energiaügyi Minisztériumnak a hazai újrahasznosítási lehetőségek feltérképezésére. 

Donald Trump amerikai elnök május 23-án bejelentett végrehajtási rendeleteiben utasította az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumát (DOE), hogy dolgozzon ki ajánlásokat a nukleáris hulladék belföldi újrahasznosítására. Az intézkedés arra is felhívja a tárcát, hogy mérje fel a magánszektorral való együttműködés lehetőségeit. 

Néhány hónappal korábban, januárban az Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) 40 millió dollárt osztott szét 11 társaságnak, amely olyan transzmutációs (azaz radioaktív izotópok átalakítására szolgáló) technikákat fejleszt, amelyek csökkentik a nukleáris hulladék radioaktivitását és mennyiségét. Ez a finanszírozás az ARPA-E Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now (NEWTON) programjának része, amelyet a Biden-adminisztráció alatt jelentettek be még tavaly júliusban. Ennek a célja, hogy a 2050-es évekig gazdaságilag életképessé tegye a teljes amerikai nukleáris üzemanyagkészlet újrahasznosítását. 

Technológiailag megvalósítható, de jelentős befektetést igényel 

A Biden- és a Trump-kormányzat alatti szövetségi támogatás arra ösztönözte a fizikusokat és az energiakutatókat, hogy nagyobb figyelmet fordítsanak a nukleáris hulladékra. Greg Piefer, a Shine Technologies vezérigazgatója szerint a rendelet célja 

„technológiailag kivitelezhető, de jelentős befektetést és országos elkötelezettséget igényel ahhoz, hogy 30 éve alatt meg tudjuk valósítani”.  

A wisconsini Janesville-ben működő fúziós startup a nukleáris hulladék újrahasznosítására szakosodott, és 4 millió dolláros támogatást nyert el az ARPA-E NEWTON program keretében. Brett Rampal, a Veriten energiakutató és -stratégiai vállalat nukleáris és energiastratégiáért felelős ügyvezető igazgatója szerint a nukleáris üzemanyagciklus lezárása azt jelenti, hogy a hulladék több mint 95 százalékát kitevő uránt és plutóniumot kivonják és újrahasznosítják, hogy azokat ismét reaktorokban használják fel üzemanyagként. 

Az újrahasznosítás technológiája és kihívásai 

A nukleáris hulladék újrafeldolgozásához szükséges technológia már létezik, de ipari méretekben rendkívül költséges a megvalósítása. Jelenleg ugyanis nem állnak rendelkezésre olyan eljárások, amelyek teljes mértékben ki tudnák nyerni az uránt és a plutóniumot, így az első feldolgozási lépés után mindig marad vissza valamennyi anyag. A hulladék fennmaradó mintegy öt százaléka hosszú élettartamú radioaktív izotópokat tartalmaz, amelyeket nem lehet újra üzemanyagként felhasználni, ezért ezeket félreteszik, hogy természetes úton, több százezer év alatt bomoljanak le. 

Curtis Roberts, az Orano nevű, nukleáris üzemanyagciklusokra szakosodott vállalat kommunikációs igazgatója szerint azonban a használt üzemanyag rengeteg értékes elemet rejt. 

A Shine és az Orano tehát értéket szeretne kinyerni a kiégett üzemanyag újrahasznosítási folyamatának hosszú élettartamú izotópjaiból és a hulladék megmaradó öt százalékából. Az elmúlt évtizedben a Shine egy olyan technológiát fejlesztett ki, amely izotópokat választ szét orvosi alkalmazásokhoz, például a rák kezelésére. Piefer szerint ugyanez a stratégia alkalmazható a nukleáris hulladék esetén is.  

Ez az eljárás a fúziós folyamat melléktermékeit, neutronokat irányít a nukleáris hulladékban található hosszú élettartamú izotópokra, hogy azokat rövidebb élettartamúvá alakítsa. Különválasztják az értékes izotópokat, például a stroncium–90-et (amelynek fontos szerepe van többek között a repülőgépiparban), míg a fennmaradó anyagokat neutronbesugárzással olyan izotópokká alakítják át, amelyek gyorsabban lebomlanak. 

Részecskegyorsítók és neutrontermelés 

Mivel a neutronok elengedhetetlenek a transzmutációhoz, az ARPA-E neutrontermelési módszerekbe is befektet. Ennek érdekében januárban 2,6 millió dollárt ítélt meg az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumnak és 10,2 milliót az Argonne Nemzeti Laboratóriumnak részecskegyorsítók fejlesztésére neutrontermelés céljából.  

Egy másik, a NEWTON programban díjazott projekt a Yale Egyetem egyik spinoff vállalatához köthető, amelynek célja, hogy laboratóriumi körülmények között demonstrálja egy kompakt részecskegyorsító működését neutrontermelés céljából. A deuteron Cyclotron Auto-Resonance Accelerator (dCARA) nevű technológia egy ciklikus felépítésű rendszer, amely ionokat – a neutronok előállításához szükséges részecskéket – gyorsít fel egy spirálpályán, így nagy energiájú neutronsugarakat hoz létre. A dCARA a hagyományos részecskegyorsítókhoz képest jóval hatékonyabb és kisebb a helyigénye is. 

Jay Hirshfield és Yong Jiang, az Omega-P vállalat vezető kutatói szerint a kisebb méretű berendezések lehetővé teszik, hogy azokat regionálisan telepítsék – például közvetlenül működő atomerőművek közelébe. Így országos szinten ugyanazt a transzmutációs kapacitást érhetik el, mint egyetlen nagy berendezéssel. Ezáltal csökkenhet a teljes transzmutációs folyamat kockázata, mivel ha az egyik gyorsító meghibásodik, az nem veszélyezteti az egész ellátási láncot – ellentétben azzal, amikor minden egyetlen nagy eszköztől függ. 

Az Egyesült Államokban már az 1940-es években, a Manhattan-terv részeként kifejlesztették az urán és a plutónium szétválasztásának technológiáját a használt nukleáris üzemanyagból. A hulladék újrahasznosítása azonban a hidegháború idején megtorpant, és azóta sem valósult meg kereskedelmi méretekben. 

Jimmy Carter elnök 1977-ben leállította a használt nukleáris üzemanyag újrafeldolgozását, mivel a kinyert plutónium fegyvergyártásra is alkalmas lehetett volna. Bár Ronald Reagan alatt ismét engedélyezték az újrahasznosítást, a technológia akkorra már túlságosan költségesnek bizonyult ahhoz, hogy kereskedelmileg életképes legyen. 

Ma azonban a helyzet változóban van. Donald Trump májusban kiadott rendelete felszólította az Energiaügyi Minisztériumot (DOE), hogy értékelje a használt üzemanyag újrafeldolgozási lehetőségeit, és dolgozzon ki javaslatokat a nukleáris hulladék kezelésére, valamint egy fenntartható, hosszú távú üzemanyagciklus kialakítására. A rendelet nyolc hónapot ad a DOE-nak a jelentés elkészítésére, amit az újraéledő iparág szereplői is támogatnak.