USA teadlased Argonne’i rahvuslaboris arendavad kasutatud tuumkütuse ringlussevõtu tehnoloogiaid, mis võiksid lühendada radioaktiivsete jäätmete ladustamisaja praeguselt sadadelt tuhandetelt aastatelt vaid sadadele aastatele. Peamiseks lahenduseks peetakse pürotöötlust ehk pyroprocessing-meetodit, mis muudab kasutatud kütuse materjaliks, mida saab kasutada uutes moodsates reaktorites.

Praegu töötab USA-s 94 kergveereaktorit, mis annavad ligikaudu 20 protsenti riigi elektritoodangust ehk umbes 100 gigavatti. Riigi eesmärk on lisada aastaks 2050 tuumaenergiast veel 300 gigavatti, mis tähendaks tuumaenergia tootmisvõimsuse ligikaudu neljakordistumist. Kui kasutatud kütuse käitlemise praktikaid ei muudeta, kaasneks plaaniga jäätmete oluline kasv.

Pürotöötlus vähendaks vajadust äsja kaevandatud uraani järele ja tekitaks vähem jäätmeid. Argonne’i andmetel võimaldaks meetod lühendada jäätmete ladustamisaega sadadest tuhandetest aastatest sadadele aastatele. Tehnoloogia oli algselt osa Argonne’i integreeritud kiirreaktori (IFR) programmist, mis ühendas kiirreaktori kohapealse kütuse ringlussevõtuga.

Jaapan kaalus 1980. ja 1990. aastatel IFR-i tehnoloogia kõrval ka plutooniumi-uraani segaoksiidkütust (MOX) ning valis toona viimase. Nüüd on riik hakanud IFR-i ja pürotöötlust uuesti hindama reaktorite jaoks, mis peaksid kasutusele tulema 2040. aastatel.

Argonne teeb ringlussevõtutehnoloogiate kommertskasutusele lähemale toomiseks koostööd ka ettevõtetega Deep Isolation ja Oklo. Deep Isolationiga koos muudavad Argonne´i teadlased kasutatud tuumkütuses leiduvad stabiilsed oksiidid metalliliseks vormiks, mis on elektrokeemilise töötluse eelduseks. Samal ajal arendatakse reaalajas protsessi jälgivaid sensoreid ning testitakse odavamaid materjale, mis säilitaksid sama toimivuse. Koostöös Oklo’ga ehitatakse elektrorafineerimise jaoks masinõppel põhinevaid süsteeme ja digitaalseid kaksikuid.

Wisconsinis tegutseva ettevõttega SHINE Technologies teeb koostööd Argonne’i tuumakeemik Peter Tkac, kelle juhitav meeskond kasutab vedelike eraldamiseks tsentrifugaalkontaktoreid. “Väga oluline on optimeerida eraldusetappe ja töötada välja protsess, mis hoiab tundlikud tuumamaterjalid koos, mitte ei tooda puhtaid, eraldatud vooge,” selgitas Tkac, lisades, et meeskond saab testida eraldusprotsesse tingimustes, mis matkivad kõrge kiirgustasemega ringlussevõtutehaseid.

Katsete jaoks kasutab meeskond Van de Graaffi elektronkiirendit, mis tekitab kiirguse, sarnaselt sellele, mis esineks tegelikus ringlussevõtutehases. See võimaldab analüüsida, kuidas ringlussevõtu protsessis kasutatavad kemikaalid aja jooksul lagunevad. Lisaks kasutatakse spetsiaalseid 3D-printereid detailide valmistamiseks, mis lubab kiiresti katsetada erinevaid disainilahendusi, enne kui liigutakse tööstusliku mastaabini.