核能作為滿足當前和未來能源需求的重要選項，其潛力巨大。為了充分挖掘這一潛力，美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的科學家們正在致力于研究一種新型技術，該技術依靠更小、更局部的方法高效回收鈾和超鈾元素。這項研究的應用前景不僅限于核燃料回收，還可能拓展至稀土回收等其他金屬回收工藝。

阿貢國家實驗室的科學家正在開發突破性的化學工藝設備，即 RPB 接觸器，以進一步采用更小、更本地化的方法高效回收鈾和稀土元素。(圖片來自 Shutterstock。)

這種可擴展的解決方案具有多功能性，意味著美國可以從原本會被填埋的材料中提取出更多資源，如采礦廢料、煤粉煤灰或廢棄電子產品。這將對美國制造業產生多方面的積極影響，改善和擴大其選擇范圍，增加使用安全、有保障的國內核能及其他類型能源。

阿貢國家實驗室的放射化學家Anna Servis領導了這項由美國能源部高級研究計劃署資助的研究。她和她的團隊專注于高效金屬生產，并正在開發一種突破性的化學工藝設備——旋轉填料床(RPB)接觸器。

Anna Servis表示：“核工業的風險很高，因此具有影響力的創新潛力也很大。”這些創新設備旨在優化傳統的化學處理方法，由于其體積小、功能齊全，可用于多個制造或核能場所，從而大大減少傳統上與核燃料回收相關的尺寸、安全性和成本障礙。

目前，美國面臨著重復使用或處理廢核燃料的挑戰，大部分廢燃料仍存放在全國各地的反應堆現場。通過在燃料最初使用地點或附近回收廢燃料，RPB技術旨在最大限度地降低與運輸和儲存相關的風險。例如，大型廢核燃料容器無需通過美國公路進行長途運輸。這種小規模、更本地化的回收材料方法對公眾更具吸引力，成本更低，并包含多種其他安全效率優勢。

Servis和她的團隊正在探索三種不同的方法，利用RPB技術提取鈾和超鈾元素以及稀土元素：氣體洗滌、液液萃取和固相萃取。在每種方法中，他們都利用物質的狀態(氣體、液體或固體)將所需材料與不需要的材料分離。一旦所需材料在新的流或溶液中分離出來，即可進行回收，而不需要的材料則可以以較少、危害較小的數量丟棄。

此項研究由阿貢國家實驗室與凱斯西儲大學合作開展。Servis表示：“我們的研究不僅在于改進技術，還在于重新定義可能性。”這項創新技術有望為美國核能及其他金屬回收領域帶來重大變革。