美國能源部的托馬斯·傑佛遜國家加速器實驗室的研究人員正在推進兩項高風險項目，旨在優化加速器驅動系統（Accelerator-Driven Systems，簡稱 ADS）。這一計劃專注於雙重突破：從用過的核燃料中產生額外的無碳電力，同時大幅降低其放射性壽命。這些項目獲得了來自能源部 NEWTON（核能廢物轉化優化計劃）計劃的 817 萬美元資助，標誌著從將用過的核燃料視為永久負擔轉變為將其視為可回收燃料來源的思維轉變。
研究人員正在開發 ADS 技術。該系統使用粒子加速器將高能質子發射到目標（如液態汞），觸發一種稱為剝離（spallation）的過程。這一過程釋放大量中子，這些中子與核廢料中不需要的長壽命同位素發生相互作用。這項技術能有效地燃燒廢料中最危險的成分，通過轉化這些元素來實現。雖然未處理的燃料仍然會在大約 10 萬年內危險，但通過 ADS 的分區和回收，這一時間可以縮短至僅 300 年。
該過程還產生了大量熱量，這些熱量可以用來為電網產生額外的電力。傑佛遜實驗室的 SRF 科技負責人及兩個項目的首席研究員鄭榮力表示：「例如，儲存的壽命從 10 萬年縮短到 300 年。」
為了使 ADS 在經濟上可行，傑佛遜實驗室正面臨兩個主要技術挑戰：效率和功率。傳統的粒子加速器需要大量昂貴的低溫冷卻系統以達到超導溫度。傑佛遜實驗室正在探索一種更具成本效益的方法，通過在純鈮腔體的內部塗覆錫來實現。這些鈮-錫腔體能在更高的溫度下運行，從而可以使用標準商業冷卻單元，而不是定制的大型低溫工廠。團隊還在開發 spoke 腔體，這是一種複雜的設計，旨在進一步提高中子剝離的效率。
第二個項目則專注於束流的功率來源。研究人員正在改進磁控管——與微波爐相同的組件——以提供 1,000 萬瓦的功率以供 ADS 使用。主要挑戰在於能源頻率必須精確匹配加速器腔體，頻率為 805 兆赫。研究人員正在與 Stellant Systems 合作，原型設計先進的磁控管，這些磁控管可以組合以達到必要的高功率門檻，並且最大限度地提高效率。
NEWTON 計劃旨在使整個美國商業核燃料庫存能在未來 30 年內實現回收。通過從一開始就包括 RadiaBeam、General Atomics 和 Stellant Systems 等行業合作夥伴，傑佛遜實驗室確保這些技術能迅速從實驗室轉向商業生產。這些項目提供了一種潛在的解決方案，應對關於永久地質儲存庫的長期辯論，將思維模式從長期埋藏轉向主動且有生產性的重用。鄭榮力強調：「挑戰在於如何真正將加速器科學從目前的技術準備狀態轉化到該應用所需的技術水平。」
