近日，俄羅斯國(guó)家原子能公司(Rosatom)位于克拉斯諾亞爾斯克地區(qū)(Krasnoyarsk)熱列茲諾戈?duì)査箍?Zheleznogorsk)的采礦和化學(xué)聯(lián)合企業(yè)(MCC)已制造出首批3個(gè)鈾钚混合氧化物(MOX)燃料組件，其中還含有包括镅-241和镎-237在內(nèi)的其他超鈾元素。這3個(gè)組件已完成驗(yàn)收測(cè)試，將于2024年裝入別洛雅爾斯基(Beloyarsk)核電廠4號(hào)機(jī)組(BN-800)。屆時(shí)將在3次為期約一年半的微型試運(yùn)行期間進(jìn)行試運(yùn)行(先導(dǎo)測(cè)試組件項(xiàng)目)。

在反應(yīng)堆堆芯運(yùn)行過(guò)程中，因核燃料輻照而形成次錒系元素。與钚一樣，這些元素并不存在于自然界中，而只是從鈾的嬗變中產(chǎn)生。镎、镅和鋦同位素在乏燃料后處理和放射性廢物管理方面具有重要意義。它們具有很高的放射性和毒性，能產(chǎn)生大量的熱量，且半衰期很長(zhǎng)，是核廢料中最危險(xiǎn)的成分。

俄羅斯的解決方案是快堆，該反應(yīng)堆不僅可以使用天然濃縮鈾，還可以使用核燃料循環(huán)的二次產(chǎn)品，如貧化鈾和钚作為燃料。此外，研究還表明，在快中子通量作用下，乏燃料中次錒系元素會(huì)裂變成代表相當(dāng)廣泛的放射性和穩(wěn)定同位素的碎片，這些碎片的潛在危害比原始次錒系元素要小得多。反應(yīng)堆中次錒系元素的嬗變過(guò)程稱為“后燃”。

TVEL燃料公司研發(fā)高級(jí)副總裁Alexander Ugryumov表示，Rosatom正在逐步利用快堆為俄羅斯核工業(yè)創(chuàng)造獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。MOX燃料的引入使得通過(guò)使用貧化鈾和钚來(lái)成倍擴(kuò)大核能的資源基礎(chǔ)成為可能，同時(shí)還可以對(duì)乏燃料進(jìn)行再處理，而不是儲(chǔ)存。次錒系元素的后燃是閉式燃料循環(huán)的下一步。這不僅可以減少最終隔離的核廢料數(shù)量，還可以顯著降低其放射性。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這將使避免復(fù)雜和昂貴的廢物深埋成為可能。

次錒系元素燃料組件的制造及其在BN-800中的試運(yùn)行是TVEL次錒系元素后燃綜合研究計(jì)劃的關(guān)鍵階段。該計(jì)劃于2021年啟動(dòng)，計(jì)劃持續(xù)到2035年。該計(jì)劃包括將次錒系元素分離成不同餾分、中間儲(chǔ)存、納入快堆燃料、此類(lèi)燃料的運(yùn)行、輻照后研究等項(xiàng)目。另一個(gè)重要問(wèn)題是優(yōu)化反應(yīng)堆設(shè)施，以燃燒最大數(shù)量的次錒系元素。