三個試驗性鈾釷混合氧化物（MOX）燃料組件，含有鎝-241 和鈾-237，已在俄羅斯 Beloyarsk BN-800 快中子反應堆完成三個燃料循環。這些組件於 2024 年夏季裝入反應堆堆芯，目前正在用過燃料池中冷卻。冷卻期結束後，它們將進行輻照後研究，以評估轉化過程。此試驗屬於一項自 2021 年啟動、預計持續至 2035 年的次級錒系元素燃燒研究計劃。
次級錒系元素包括鈾、鎝和釷等超鈾元素，在反應堆運作期間由核燃料產生。雖然它們僅佔用過燃料質量的少部分，卻貢獻了其放射性毒性和殘餘熱量。這些同位素半衰期長達數十萬年，決定了放射性廢物與環境隔離的條件。「次級錒系元素具有高放射性和毒性，並含有半衰期長的同位素，使其成為放射性廢物中的危險成分，」Rosatom 表示。快中子反應堆可透過轉化，將這些元素轉變為穩定或半衰期較短的同位素，從而減少需深地質處置的放射性廢物體積。
Rosatom 指出，消除次級錒系元素可使核廢物輻射水平數百倍快於自然衰變，達到與原始鈾原料相當。
第四代核反應堆技術提升
TVEL 研發高級副總裁 Alexander Ugryumov 表示，在商業反應堆中燃燒次級錒系元素是一項長期策略，而非單次實驗。「在商業反應堆燃燒次級錒系元素並非一次性實驗，而是長期策略，」Ugryumov 指出。「在擴展至工業規模前，我們正證明這項技術的可行性，即這想法確實有效。」目前重點在於展示技術可行性，未來階段將提高試驗 MOX 燃料中次級錒系元素的濃度，並加入氮化鈾釷燃料。
TVEL 亦計劃測試異質燃燒，將次級錒系元素置於獨立燃料棒或組件，在反應堆特定區域而非混合於燃料基質中。 Beloyarsk 電廠主任 Yuri Nosov 表示，輻照後研究將界定此技術在燃料循環中的角色。第四代發電單元旨在提升安全性，利用用過燃料而非儲存。「約 60 年運作期內，此類裝置可利用約 4 噸次級錒系元素，相當於多個熱中子反應堆產量，」Nosov 說。
BN-800 為鈉冷卻快反應堆，輸出 820 MWe，於 2016 年投入商業運作，並於 2022 年 9 月轉用全負荷 MOX 燃料。MOX 燃料由用過燃料回收的釷與貧化鈾混合製成。 | 規格項目 | 細節 | |———-|——| | 反應堆名稱 | Beloyarsk BN-800 | | 類型 | 鈉冷卻快中子反應堆 | | 輸出功率 | 820 MWe |
| 商業運作年份 | 2016 | | 全 MOX 燃料轉換 | 2022 年 9 月 | | MOX 燃料組成 | 回收釷與貧化鈾混合 |
