為何全球核廢料回收率不高？

讓廢棄物變得有用，這點總是讓我著迷。無論是廢棄電池、太陽能板，還是用過的核燃料，將即將被丟棄的東西再利用，聽起來是個皆大歡喜的局面。

在核能領域，如何處理核廢料始終是一大挑戰，因為這些物質需要非常謹慎地處理。在一篇新報導中，我深入探討了先進核反應爐對用過核燃料廢料的意義。新式冷卻劑、燃料和後勤補給等公司設計中出現的新元素，可能需要一些調整。

我的報導也幫助回答了我腦中一直縈繞的另一個問題：為何全球核廢料回收率不高？

用過的核燃料在從反應爐取出時，仍含有大量可用的鈾。從用過的燃料中獲取更多用途，可以同時減少廢料和開採新材料的需求，但這個過程成本高昂、複雜且效率非百分之百。

法國擁有全球最大且最成熟的核廢料回收計畫。位於法國北部的 La Hague 工廠，每年可處理約 1,700 噸的用過核燃料。

該工廠採用一種稱為 PUREX 的製程——用過的燃料在酸中溶解，然後經過化學處理提取鈾和鈽，再將它們分離。鈽被用來製造混合氧化物（MOX）燃料，可用於傳統核反應爐的燃料混合物，或單獨作為某些特殊設計的燃料。

回收過程可以減少需要特殊處理的高階核廢料的總體積，不列顛哥倫比亞大學公共政策與全球事務學院院長、前美國核管會（NRC）主席 Allison Macfarlane 表示。

但這裡有個小小的問題。目前，永久性核廢料儲存的黃金標準是地質儲存庫，即深層地下儲存設施。Macfarlane 表示，熱量，而非體積，通常是這些設施能儲存多少材料的關鍵限制因素，具體取決於儲存庫的設計。而 MOX 燃料產生的熱量遠高於傳統用過的燃料。因此，即使體積較小，這些材料在儲存庫中佔用的空間可能一樣多，甚至更多。

將其變成一個真正的循環也很棘手：Macfarlane 表示，從回收過程中產生的鈾會被放射性同位素污染，這些同位素很難分離。目前，法國基本上將鈾作為一種戰略儲備，以備未來可能進行再 enriquecer。（歷史上，法國也曾出口一些鈾到俄羅斯進行再 enriquecer。）雖然 MOX 燃料可以在某些反應爐中使用，但一旦用過，其再處理在技術上具有挑戰性。因此，目前最好的情況是燃料可以使用兩次，而不是無限次。

「每個負責任的分析師都明白，無論如何，無論你的回收過程有多好，最終你仍然需要一個地質儲存庫，」憂思科學家聯盟（Union of Concerned Scientists）核能安全主管 Edwin Lyman 表示。

Lyman 補充說，回收還有其缺點。其中一個風險來自過程中產生的鈽，鈽可用於製造核武器。法國透過高度安全措施，並迅速將鈽轉化為 MOX 燃料產品來應對這種風險。

回收的成本也非常高昂，而且鈾的供應量並沒有顯著限制。「目前回收沒有經濟效益，」前美國能源部和 NRC 官員 Paul Dickman 表示。

他表示，法國之所以承擔回收的高昂成本，很大程度上是出於政治原因。該國沒有鈾礦資源，目前依賴進口。回收有助於確保其能源獨立：「他們願意支付國家安全溢價。」

日本目前正在建造一座用過核燃料回收設施，儘管該項目自 1993 年開始建設以來一直延誤不斷，原定於 1997 年啟用。現在預計該設施將於 2027 年啟用。

Dickman 表示，新的技術可能會使回收更具吸引力，而美國能源部等機構應該對先進分離技術進行更長期的研究。一些從事先進反應爐研發的公司表示，他們計劃在其燃料循環中使用替代回收方法。