电化学降低辐照核石墨的废物负担

英国的研究人员设计了一种利用电力从辐照核石墨中去除放射性污染物的方法。这一过程可以减少核电站的废物量，因为核电站的废物需要昂贵的长期储存。

在某些类型的核反应堆中，石墨被用来维持裂变链式反应。据估计，全世界有超过30万吨核石墨废料等待储存或处置。由于遗留反应堆的高密度，世界上大约三分之一的辐照石墨废料在英国境内。

“大多数为未来低碳能源生产而提出的先进核反应堆技术也将使用核石墨，所以这种废物负担很可能会增加，除非研究出新的解决方案来处理、减少和回收这种废物形式，”他解释道阿比琼斯来自曼彻斯特大学。“能够将这一负担降至最低的技术，不仅能大幅降低管理遗留废物的成本，还能提高未来核反应堆的可持续性，并有助于实现零排放目标。”

英国核退役管理局(Nuclear Decommissioning Authority)概述了英国目前的策略，即暂时储存废弃石墨，让短寿命的同位素在最终处置前衰变。然而，储存核石墨废料是昂贵的，空间效率低，并有污染的风险。

为了应对这些问题，Jones和同事们开始确定高温熔盐介质中的电解是否可以应用于核石墨的净化。团队成员克林特·沙拉德说，他们选择使用熔盐是因为熔盐的电化学窗口很宽，可以让他们获得更好地去除核石墨污染物的电势。

作为概念的证明，该团队使用来自英国各地不同反应堆的石墨样本进行了测试。电解后，他们评估了石墨释放到熔盐介质中的腐蚀和裂变产物。然后，该小组调整了工艺参数，以优化放射性同位素转移到盐相的过程。

处理后，研究小组对石墨进行了评估，发现放射性含量显著降低。活性的下降足够大，由此产生的石墨可以从中级废物重新分类为低级废物。

肯Czerwinski他说:“这项工作的主要贡献是有可能集中放射性废物，并限制用于高放射性废物处理的材料数量。”

琼斯建议，在工业规模上应用这种方法“可以为英国节省超过10亿英镑”与管理遗留核石墨有关的成本，因为“避免了临时存储要求，并将需要管理处理的废物量降至最低”。

尽管达到了很高的去污水平，但研究人员还观察到石墨降解率最低。这表明未来的反应堆可以重复使用石墨。Sharrad说，这不仅会减少废物负担，还会通过为主反应堆核心部件提供全生命周期方法来增强核反应堆系统的可持续性。

接下来，研究小组计划对更多种类的石墨样品进行后续研究，并探索经过处理的核石墨在反应堆系统中的表现是否与原始石墨一样有效。这将使他们能够确定再利用核石墨在未来是否可行。

2021年10月15日更新的文章:本文的以前版本使用了一个不使用石墨的反应堆的库存图像，因此已被删除。