论文标题：Trends and Perspectives on Nuclear Waste Management: Recovering, Recycling, and Reusing

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-4362/5/3/20

期刊名：Journal of Nuclear Engineering

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jne

随着全球对清洁能源需求的日益增长，核能作为一种高效、低碳的能源选择，再次受到广泛关注。然而，核能发展的一个关键瓶颈在于如何安全、可持续地处理其产生的副产物—核废料。特别是来自运行中的裂变反应堆的高放射性、长寿命核废料，其管理策略正经历着一场深刻的范式转变：从单纯的“处置”转向“回收、循环与再利用”。

来自意大利罗马第二大学化学科学与技术系的 Maria Letizia Terranova 教授与巴西物理研究中心的 Odilon A. P. Tavares研究员在 Journal of Nuclear Engineering 期刊上发表了题为《核废料管理的趋势与展望：回收、循环与再利用》的综述性文章，为我们描绘了这一领域的现状与未来。

研究过程与结果

文章深入探讨了当前核废料管理的核心挑战与应对策略。研究团队详细分析了来自典型轻水反应堆的乏燃料成分，指出其并非纯粹的废弃物，而是一座蕴含丰富资源的“宝库”。以一座典型百万千瓦级压水堆为例，其运行一年产生的乏燃料中，高达22.35吨为未燃尽的铀燃料，其中甚至包含可进一步利用的裂变同位素。此外，乏燃料中还包含钚等超铀元素以及多种裂变产物。

研究指出，当前的核废料处理正从单一的临时贮存（如图所示干式贮存桶）向更先进的闭环燃料循环发展。目前主流的PUREX（钚铀还原萃取）水法后处理技术已能有效回收乏燃料中的铀和钚，并将其混合制成新的MOX（混合氧化物燃料）再次投入热中子反应堆使用。这不仅能节约约20%的天然铀资源，还能将高放废物的总体积减少约3.5倍。

然而，研究团队进一步分析了更前沿的“分离-嬗变”（P&T）策略。这些长寿命高放核素（如镅、锔等）是核废料长期放射毒性的主要来源。P&T策略旨在通过化学方法将这些元素从废液中分离出来，再通过快中子反应堆或加速器驱动系统产生的高能中子束轰击，使其转变为短寿命或稳定核素，从而大幅降低最终地质处置库的长期安全负担和规模需求。

研究总结

文章总结指出，核废料管理的未来在于将其视为一种可开发的“非常规矿藏”。除了减少废物体积和毒性，从乏燃料中提取具有重要工业价值和医用前景的核素（如用于核电池的90Sr、241Am，以及用于癌症治疗的225Ac和诊断用的99mTc）正展现出巨大的经济效益和社会价值。

研究强调，虽然目前的热中子反应堆结合后处理技术已取得显著进步，但要实现核废料最小化和资源最大化的终极目标，仍需向快中子反应堆、加速器驱动系统乃至第四代反应堆等先进核能系统过渡。未来的核能系统将不再孤立地设计反应堆，而是将反应堆、燃料循环和废物管理作为一个整体进行集成优化。这种系统性变革有望将核废料的危害时间从数十万年缩短至数百年，为核能的可持续发展铺平道路，使其在全球能源转型中扮演更关键的角色。

Journal of Nuclear Engineering期刊介绍

主编：Dan Gabriel Cacuci，University of South Carolina， USA

期刊创刊于2020年, 最新Impact Factor 1.2，CiteScore 2.6，是一本国际开放获取期刊，发表同行评审的论文。期刊涵盖了与核和辐射过程的科学和应用相关的原创研究、想法和进展。发文类型包括original research papers, reviews, communications, brief reports, opinions, technical notes, editorials等。

截至目前，Journal of Nuclear Engineering期刊已被Scopus, ESCI (Web of Science), EBSCO等数据库收录。