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2月16日，巴拉克·奥巴马总统宣布为佐治亚州的两个新的轻水反应堆提供总计超过80亿美元的贷款担保，这是在美国重启核电行业的一项举措。仅仅三周前，能源部长史蒂文·朱宣布成立美国核能未来蓝丝带委员会，以解决如何处理未来反应堆产生的废物——以及美国目前运行的104个反应堆每年产生的2000公吨废物。毕竟，奥巴马政府已经停止了在内华达州的尤卡山（一个从未开放的地质处置库）储存乏核燃料的计划。
寻找核废料永久存放地的艰难历程促使一些人重新提出一个可以追溯到曼哈顿计划的想法：所谓的快中子反应堆，可以通过裂变消耗核废料。无论是亿万富翁慈善家比尔·盖茨在推销一种新的行波反应堆设计，还是韩国政府在推广乏燃料后处理和快增殖反应堆，观察人士和政府似乎都认为现在是重新考虑快堆的时候了——尽管这些设计的记录好坏参半。自20世纪50年代以来，全球已花费大约1000亿美元用于此类反应堆的研发，但目前只有俄罗斯的BN-600反应堆在发电，该反应堆自1980年以来一直在运行。
普林斯顿大学的物理学家弗兰克·冯·希佩尔（Frank von Hippel）是国际裂变材料小组（IPFM）的联合主席，他在2月17日与记者举行的电话会议上指出，美国“在处理核废料方面陷入僵局”。这次电话会议包括几位物理学家，他们是关于快中子反应堆新报告的合著者。“人们对这些反应堆的兴趣在于，快中子反应堆在裂变长寿命同位素方面效率更高……[而且]……裂变长寿命同位素将最大限度地减少废物问题。”
用钠提速
快中子反应堆最普遍的类型之所以被称为快中子反应堆，是因为用于引发裂变链式反应的中子比传统核反应堆中用水减速的中子快，它们在高达550摄氏度的温度下运行，并使用液态钠而不是水作为冷却剂。钠暴露在空气或水中时会发生爆炸性燃烧，因此需要精密的安全性控制。尽管如此，早在1951年，在爱达荷国家实验室，这样一个钠冷快中子反应堆就产生了电力。
但是，使这项技术商业化的尝试在很大程度上失败了，主要是因为难以控制钠火灾以及将热量从钠传递到水的热蒸汽发生器。日本的文殊钠冷快中子反应堆在1995年起火，经过多年的技术困难修复以及对其重启的法律挑战，本月刚刚获得恢复运行的许可。法国的超凤凰钠冷快中子反应堆成功运行了十多年，但发电时间仅占7%，“是核历史上负荷系数最低的之一”，核顾问、IPFM成员迈克尔·施耐德（Mycle Schneider）在电话会议上表示。据施耐德说，该工厂发生的一起事故导致一名工程师丧生，另外四人受伤，当时一个残留大约100公斤钠残渣的储罐爆炸。
此外，此类反应堆需要对乏核燃料进行后处理，这是一项技术计划，涉及从贫化铀燃料棒中提取钚和其他裂变材料。然后，这些元素可以在快中子反应堆中使用，或者与铀混合形成所谓的混合氧化物（MOX）燃料，并在更传统的核反应堆中使用。美国在20世纪70年代之前曾有这样的计划，布什第二届政府曾短暂恢复该计划；奥巴马政府在2009年再次将其搁置。
当然，这种钚和高浓缩铀也正是用于制造核武器的同位素，从而使这些材料成为安全威胁。目前，全球已储存了大约250公吨此类备用钚，主要集中在英国和法国，这些钚经过后处理但从未用作核反应堆燃料。据冯·希佩尔说，这足以制造30,000枚“长崎级”核弹。
防弹后处理
美国能源部正在花费1.45亿美元研究一种替代当前后处理方法的“防扩散”方法，众议院于去年6月举行了一次听证会，探讨了未来对核燃料回收的需求。由于过去几十年核燃料价格普遍较低，此类反应堆可能还有助于解决铀供应的潜在短缺问题。得克萨斯州的铀矿开采公司Uranium Energy Corp.的首席执行官阿米尔·阿德纳尼（Amir Adnani）表示，美国反应堆每年消耗约2500万公斤铀，但该国仅生产约180万公斤核燃料；其余的来自国外矿山和其他来源。事实上，根据核能研究所的政策发展主管保罗·热那亚（Paul Genoa）的说法，美国十分之一的家庭用电来自通过“百万吨转化为兆瓦”计划从旧苏联核弹头中提取的铀，但与俄罗斯的协议将于2013年到期。
对铀短缺的担忧促使天然核燃料供应有限的印度探索另一种裂变元素，钍，作为替代品。根据印度核计划的设计师、物理学家霍米·杰·巴巴在1954年提出的设想，将高裂变钚包裹在钍毯中可以无限期地产生足够的核燃料。普林斯顿大学物理学家M.V.拉玛纳（M. V. Ramana）在IPFM电话会议上表示，尽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这样一个原型快增殖反应堆。“电力成本比重水反应堆高出80%”，他补充道。铀价格需要从目前每公斤约80美元的水平上涨15倍，才能在经济上具有吸引力。
昂贵的电力
事实上，成本问题不仅困扰着寻找利用核废料的方法，也困扰着整个核工业——佐治亚州获得白宫初步贷款担保的新型传统反应堆，每个反应堆的成本可能至少为70亿美元。但美国核管理委员会可能刚刚提高了价格，因为它以安全保障为由拒绝了最初的AP-1000设计，坚持认为发电厂建筑需要更强的结构强度。然而，连续供应电力且温室气体排放量低的发电机的承诺正在推动政府支持的复兴。朱在宣布贷款担保后与记者举行的电话会议上指出，核反应堆“产生我们约20%的电力，但占我们无碳电力的70%”。
IPFM成员认为，根据过去的经验，快中子反应堆不会改善核电的经济性。尽管如此，中国已与俄罗斯签署协议，以BN-600为基础设计两个880兆瓦的快中子反应堆。
早在1956年，海军核动力项目以及民用核电工业的开创者海曼·里科弗海军上将就将这种钠冷快中子反应堆称为“建造昂贵、操作复杂、即使发生轻微故障也容易导致长时间停机，且难以修复并耗时”。苏黎世瑞士联邦理工学院的物理学家迈克尔·迪特玛（Michael Dittmar）在2009年11月的一篇分析报告中写道，尽管经过了六十年和全球1000亿美元的努力，这种判断仍然存在，“关于近期商业裂变增殖反应堆的想法只不过是一厢情愿”。
环保组织自然资源保护委员会的物理学家托马斯·科克伦（Thomas Cochran）在IPFM电话会议上表示：“对于这1000亿美元，我们确实学到了一些东西。”“我们了解到快堆的成本将大大高于轻水反应堆……[而且]……与热反应堆相比，它们不是很可靠。”
行波反应堆
新的设计可能会对此有所帮助，例如比尔·盖茨最近大力宣传的TerraPower公司的行波反应堆，这是能源部门实现零碳排放的努力的一部分。拟议的技术将采用堆芯，从浓缩铀开始，裂变至少30年。从理论上讲，堆芯也可以使用现有反应堆的贫化铀，从而消耗一些核废料问题，TerraPower公司总裁核工程师约翰·吉尔兰（John Gilleland）在视频演示中解释道。
冯·希佩尔说：“这个想法的优点在于可以消耗废物。它不需要后处理。”
但是，需要取得重大的材料进步才能为堆芯创建包层或外壳，使其能够承受数十年的裂变反应。“在实现设想的长期寿命堆芯方面，它将面临可怕的材料问题，”科克伦认为。而且，最终，仍然会残留一些核废料。“增殖堆唯一能做的就是改变废物的体积，”拉玛纳坚持说。“核废料处理问题更多的是一个社会和政治问题，而不是一个技术问题。”
目前核废料的处理方案很可能仍将是燃料棒在水池中冷却，然后转移到现有反应堆现场的干式容器中——今天大约有64,000公吨的乏燃料就是这样储存的。“短期内没有问题。干式容器储存非常安全，”冯·希佩尔说。“从长远来看，你不想让乏燃料无限期地存放在66个反应堆场址。”
科克伦指出，即使建造了一批快中子反应堆，“你也无法消除对地质处置库的需求。”