目前，世界上大部分的核電站是采用一次性燃料的大型輕水反應堆，其熱力學發電效率很低，產生的乏燃料需要長期儲存，并且利用了核燃料中1%的能量。

自核時代開始以來，已經有了應對上述問題的技術方案。例如，快中子反應堆的鈾利用率可以遠高于熱中子反應堆。但是，我們需要的不僅僅是更好的反應堆，因為無論哪種反應堆，其核殘留物都需要得到處理。

核電不應比其他能源更昂貴。如果部署得當，只需要很少的土地、材料和勞動力。目前的成本主要來源于復雜的設計、高額的初始投資、長壽命廢物處理成本的不確定性、行業缺乏活力以及缺乏可復制模式。

在國際上，技術發展的重點是新的反應堆設計，但同時，放射性廢物處置期限已成為另一個關鍵點。

我們需要核電來滿足一系列的需求：它非常適合作為其他低碳能源的補充，例如，在太陽能效率低下的地方建設核電。反應堆儲存的熱量可以用來提供額外的電力，以平衡其他間歇性的電力來源。要實現這一點，就必須滿足技術簡單、廢物管易處理這兩個條件。

我們建議將乏核燃料分為兩類，一類作為新的核燃料進行回收，另一類是滿足一定標準，可以進行淺埋處理的廢物。

廢物管理問題已經多年沒有得到妥善處理，一旦解決，將會有更多的商業公司使用核反應堆，相關企業會迅速崛起，開展核廢料處理業務。

反應堆類型

使用快中子反應堆和先進的燃料循環，可能會大大降低用于終端廢物處理成本，《未來核電藍圖》中討論了該技術。同時，新一代的小型反應堆采用模塊化設計，可以在工廠中大量建造并快速部署。

新的設計可以將安全功能納入固有系統，從而簡化設計及相關的許可和監管。其中包括快中子反應堆的設計，其燃料的“裂變”效率要比傳統反應堆高得多，因此能更好地利用燃料，并比輕水堆產生更少的廢物。快中子反應堆最終將成為回收其自身燃料和其他反應堆遺留的乏燃料的關鍵技術。

將生產好的反應堆運輸到目的地并進行安裝，原則上也允許反應堆在停用后運回返廠。因此，用戶可以享受核反應堆的好處，而不必操心有害物質處理。

變廢為寶

說“沒有人知道如何處理核廢料”是不對的，因為確實有技術上可行的解決方案(主要是在穩定的地質中用工程屏障深埋)。然而，由于廢物在很長一段時間內的演變以及短期和中期的發熱不確定性，目前幾乎沒有對乏燃料或高放射廢物(HLW)長期處置的實踐。世界上很大一部分乏燃料被儲存在池子里，這需要人為監督的系統。其余的大部分儲存在空氣冷卻的屏蔽式儲存箱中，仍然需要在未來有新的永久性解決方案問世。

由于其壽命長，未完全處理的廢物造成了系統性風險，管理者必須對廢物承擔長期的責任，但很少有組織能延續那么長時間。在美國，這個責任據說是由聯邦政府承擔，并電力公司收取費用。目前，政府要求工業界付款，但并沒有徹底解決這個問題。美國政府并沒有推動核電供應商通過其他方式來解決廢物問題，而是維持了一次性的燃料循環。盡管存在缺點，但還是可以容忍的。

對核材料進行長期管理的最安全形式是根本不把它們儲存起來，而是將廢物分離處理，并通過“及時”程序回收其余的廢物來實現。

為了向公眾展示可持續性，核電站應該在停止運行后很快拆除。造成長期危害的燃料的成分應被回收，并轉換為新的核燃料。鈾(輕度濃縮或貧化的鈾235同位素)可以從循環中添加或移除，以達到物質平衡的目的。

核過程中產生的廢物(主要是裂變產物，而非錒系等次要元素)只是乏燃料的一小部分，但這部分物質產生大量的熱，是問題的關鍵所在。裂變產物本身可以允許就地處置，這是因為在物理安全殼失效之前，核廢料將衰變到基本無害的水平。如果將能產生熱量的部分分離出來，這些熱量就有可能被利用。

無論回收計劃多么有效，它都無法消除所有廢物。術語中描述為“低水平”的廢物通常可以通過現有的淺埋設施進行管理。出于物料平衡的目的，源自乏燃料的鈾可以很容易地被移除，并重新輸入到新的核燃料中。

裂變產物的可持續利用

如果要利用裂變產品廢料的材料或產生的熱量，那么必須確定足夠的需求。俄羅斯將鍶-90用于放射性同位素發電裝置，但能否將伽馬發射同位素用于發電裝置值得懷疑。基于銫-137的伽馬輻照器也已建立，但規模不大。這兩種應用目前還不成熟。應該指出的是，加工廠將有可能提供镎-237，它是SNF的一個組成部分。通過在反應堆中的中子輻照，镎-237可以轉化為钚-238，用于長距離太空探索的放射性同位素發生器的高級放射性核素。

最靈活的用途是對偏遠地區供暖，該能源可能達到約10MW，適合幾百人的小社區。如果將裂變產品罐放置在一個地下水池中，并與地面進行熱交換，由此產生的熱水輸出可以為這些偏遠社區的家庭提供可靠和持續的區域供暖，類似于地熱能源，但在選擇的地點不受限于地熱條件。

為了安全起見，在熱交換系統發生故障的情況下，地下水池需要一個備用的熱匯，將熱水引致地面。

這種熱源熱流輸出穩定，通過定期向池中添加新的乏核燃料來補償放射性衰變。到了后期，該甚至可以轉移到地面上進行熱交換。約一百年后，該設施將不再顯著發熱，幾百年后，放射性危險將消失。

國際倡議

這里提出的想法并不新奇，而是自核工業成立以來就存在的。在美國，自卡特總統時代以來，核燃料回收斷斷續續的發展。在其他國家(特別是俄羅斯和中國)，該項工作正在進一步發展。英國在這一領域曾經具備了很強的能力，但隨著杜恩雷和塞拉菲爾德核設施的關閉，這些能力已消耗殆盡。

法國的核廢料處理能力也很強，托木斯克的西伯利亞化工園區、季米特洛夫格勒的RIAR和周圍的各種俄羅斯研究所也都在積極開展工作，他們擁有相關人才和設施。法國的核研究機構CEA在2019年9月表示，“在本世紀下半葉之前，沒有開發第四代反應堆計劃。”反應堆開發需要進行大量的研發設計工作，以便能夠引入完整的第四代反應堆和燃料循環設施，包括使放射性衰變期縮短的廢物管理能力。如果有一項倡議提供足夠的資源和贊助，上述技術可能會加快發展。

在較短的時間內，預計全面的第三代反應堆(有時被稱為第三代+類型)會逐步迭代改進，并且可能會有新型小型和中型反應堆進行早期部署，如Moltex、GE-Hitachi、Terrestrial Energy、ARC、Leadcold、NuScale、Holtec，等等。

基于快中子通量的新概念設計通常是為了降低單位成本，并可能成為建立《未來核電藍圖》原則的領導者。