BLSK能源推进核废料热化学处理商业化

BLSK能源在与Argonne美国国家实验室(ANL)签署协议后已从秘密模式中现身，根据该协议，BLSK能源将主导热化学处理技术的商业化，通过回收现有核电站的乏燃料，为先进快中子核反应堆生产燃料。

BLSK与ANL之间达成的合作研究与开发协议(CRADA)使BLSK能够独家获取热化学处理技术背后的知识产权，并可利用ANL建立的技术团队，包括核后处理科学家、工程师和实验室设施。

此外，CRADA还授予BLSK独家获取一整套成熟的后处理设施设计规范，这是ANL与Merrick & Company公司多年广泛合作开发的成果。

ANL在CRADA下的支持将由高级核项目总监、ANL杰出研究员尹昌元博士（Dr Yoon Il Chang）领导，他被公认为美国热化学处理技术之父。尹博士在其与已故同事查尔斯·蒂尔博士（Dr Charles Till）合著的《丰裕能源》（Plentiful Energy）一书中详细阐述了热化学处理技术与一体化快堆结合提供丰富清洁能源的潜力。

BLSK能源成立于2025年初，其创始人利用自身在核电和金融领域的经验与人脉，建立了显著的发展势头，旨在到2034年将一座为先进快堆生产燃料的示范回收设施投入运行。

“前方的道路充满雄心但可以实现，”管理总监兼联合创始人布鲁斯·兰德瑞表示，“这对于应对我们社区使用核能作为清洁、安全电力来源的过去与未来也绝对必要。”

美国已在超过75个厂址累积了约95,000吨乏燃料。永久处置计划已停滞数十年。与此同时，先进反应堆燃料的可用性和成本正成为其发展的瓶颈。“BLSK拥有难得的机会来解决核电面临的两个关键问题：回答‘废物该怎么办？’的问题，同时为先进反应堆提供可靠且经济高效的燃料供应，”兰德瑞说。

BLSK已组建一个特别设计的咨询委员会，旨在简化联邦监管审批流程并确保资本金。弗雷德·巴克曼博士（咨询委员会主席）拥有麻省理工学院博士学位，曾任公用事业公司首席执行官和首席核官。他曾任职于近20家能源公司的董事会，并担任大型私募股权基金的顾问。

前Constellation公司高管玛莉莲·克雷曾领导NuStart联盟，该联盟在美国核监管委员会指导下推动了国家产业对许可下一代反应堆框架的推动。JH Whitney投资管理公司首席执行官、前摩根大通另类资产管理公司董事长约翰·奥康纳为该项目带来了机构投资监督和国家安全洞察力。资深核工程师、高级主管汤姆·马塞尔在小堆开发和快堆系统方面拥有丰富经验。

热化学处理是一种用于回收乏燃料的高温电化学方法。在美国，该技术主要由ANL在20世纪80年代开创。与标准水基后处理技术不同，热化学处理依靠熔盐和电流从核废料中提取可用材料。热化学处理的根本发展是ANL在1984年至1994年间一体化快堆(IFR)计划的一部分。

IFR项目的目标是建立一个自给自足的核能循环。一个快堆将发电，而一个附属的紧凑型热化学处理单元将立即现场回收用过的金属燃料，以使反应堆无限期运行。该计划于1994年因联邦政策转变而突然取消。然而，ANL继续了数十年的实验室规模改进，创造了BLSK能源现已获得商业部署许可的成熟知识产权。

来自传统轻水反应堆的乏燃料棒被机械剥离金属包壳并切割成小块。传统的商业乏燃料是氧化物形式。初始的电化学步骤去除氧分子，将燃料转化为多孔金属。然后将金属燃料放入盛有氯化锂和氯化钾熔盐混合物（加热至500°C）的电精炼器中。电流通过熔盐浴。铀、钚和次锕系元素溶解到熔盐中，并被拉向阴极，在那里电沉积为金属固体。

收集的金属在真空中加热，以蒸馏掉并回收任何附着的盐残留物。纯化的铀和超铀元素混合物经熔化并通过注射铸造重新铸造成新的高密度燃料棒，用于先进快堆。废物产品（如铯和锶等裂变产物）则留在熔盐中溶解。熔盐会定期清洗，这些元素会被固定在高度稳定的陶瓷或玻璃块中用于永久储存。

乏燃料棒约96%由未燃烧的铀和锕系元素组成。热化学处理可提取这部分物质，仅留下约4%的实际裂变产物废物。这些剩余废物在几百年内（而非几十万年）衰变为天然本底辐射水平。

下一代快堆需要具有更高浓度裂变材料的燃料混合物。热化学处理为这种燃料创造了可靠的闭式循环国内供应，而无需持续开采或富集原始铀矿石。

尽管美国在1994年突然停止了其IFR计划及相关热化学处理规模扩大工作，但俄罗斯季米特洛夫格勒的原子反应堆研究所(NIIAR)早已完善并保持了其自身的运行热化学处理及干燃料制造途径。紧随苏联解体后，NIIAR于1992年正式启动了DOVITA计划（次锕系元素燃料干法后处理技术）。

其目的是展示一个专门工程设计的闭式燃料循环，结合热-电化学分离与快堆研究堆来燃烧次锕系元素（镎、镅、锔）。NIIAR利用其运行的BOR-60快研究堆作为通过其热化学处理设施回收燃料的辐照试验台。

热化学处理的主要挑战是处理从熔盐中提取的具有高放射性、未经纯化的钚和锕系元素混合物。不同于传统复杂的压丸方法（需要手动操作，而强辐射使之不可能），NIIAR掌握了振动密实技术。热化学处理的氧化物颗粒直接倒入燃料棒管中。该管以高频振动，使颗粒燃料紧密沉降到均匀的高密度状态。自动化机械完全通过厚重的屏蔽和远程控制操作，使其成为在工业规模上处理“热”回收燃料的可行方法。

ANL专注于一体化快堆金属燃料的热化学处理，而NIIAR则针对混合氧化物和氮化物快堆燃料优化了该技术。这种专业化使俄罗斯在部署商业规模快堆循环方面具有明显的数十年领先优势。由于NIIAR在20世纪90年代和21世纪初成功维持了这些试验循环，俄罗斯现已在闭式快堆循环领域引领全球市场。俄罗斯的商业BN-800快堆已转为堆芯几乎完全装载通过干法回收技术生产的振动密实MOX燃料。

NIIAR正在季米特洛夫格勒完成MBIR（多用途快研究堆）的建设，以取代老化的BOR-60。MBIR将成为世界上用于测试闭式循环干热技术的最先进设施。正是这种历史差异促使BLSK能源与ANL合作，以加速推进热化学处理技术的商业化，试图打破俄罗斯目前在运行闭式快堆燃料循环领域的主导地位。