核能行業必須繼續展示如何應對遺留核廢料問題。(圖片來源：Dirk Rabe，來自 Pixabay)

為了確保其作為未來能源結構一部分的地位，核能行業必須繼續展示如何應對遺留廢物帶來的挑戰，同時開發安全、創新的技術，以降低廢物處理和儲存的成本。所有這些都必須在環境可持續性和財務可行性的范圍內實現。

當人們想到創新技術時，我們的腦海中常常浮現出機器人和人工智能等尖端技術，或 iPhone 或協和式飛機等突破性產品。然而，創新組合的一個重要部分是逐步改進工藝和材料，而不是制造一個小玩意或小發明。然而，這些不那么顯眼的變化對于實現必要的改進至關重要，以進一步實現我們對核工業更安全、更可靠和可持續未來的共同愿景。

核工業的顯著優勢之一在于其在發明和創新方面的協作方式。縱觀核工業的發展歷程，它始終展現出將工業、學術和政府利益相關者聚集在一起以應對世界上最復雜挑戰的非凡能力。這些創新者發現關鍵挑戰，并著手開發和優化解決方案，即使面臨巨大風險和資金有限。總部位于英國斯塔福德郡的國際材料技術公司 Lucideon 與全球核工程解決方案提供商 NUVIA 之間的合作就是一個例子。

兩家企業已建立合作伙伴關系，迅速證明了 Lucideon 的 MIDAR 增強低成本低碳封裝技術 (MALLET) 作為封裝各種核廢料形式的長期解決方案的潛力。

MIDAR 是一種地質聚合物技術，利用低溫化學反應將鋁硅酸鹽固化，形成具有高強度和化學穩定性的堅固體。通過將固體或液體廢物流摻入反應過程中形成的無機固體基質中，所得材料適合用作封裝和固定劑。MIDAR 材料被歸類為堿活化水泥/地質聚合物，它依靠經過最低限度加工的天然材料或工業副產品來實現比波特蘭水泥 (PC) 低得多的碳足跡。

該技術將材料科學、配方技術和人員專業知識獨特地融合在一起，為各種應用提供性能最佳的地質聚合物解決方案。該技術是為了應對核工業廢物處理的多項挑戰而開發的，其中最顯著的是廢物負荷率低，或者在某些情況下，在目前沒有可行的處置途徑的情況下提供解決方案。Lucideon/NUVIA 合作提供了證據，證明 MALLET 是一種管理中低級廢物流(包括油、石墨、沸石、污泥和灰燼)的卓越方法。

所使用的原材料不依賴于稀缺源材料，例如磨細高爐礦渣 (GGBS) 或粉煤灰 (PFA)，這些材料在生產傳統核廢料膠結產品時正變得越來越難以獲取。

MALLET 通過地質聚合物配方來提高裝載率，將廢物均勻地完全封裝在整個基質中，如下圖所示：

考慮到現有廢物處理路線的廢物驗收標準，對最終產品進行了監測和表征，以提供性能的定性證據。結果表明最終產品具有以下特點：

完全凝固，無裂紋。鑄造和固化過程均在室溫(RT)下進行。

在各種溶液(包括去離子水、高 pH 值的緩沖溶液和有機溶劑)中浸出之前和之后，在室溫下尺寸和物理上都保持穩定。

具有抗浸出性(不釋放鍶和銫離子)。

在浸出程序之前和之后具有很強的抗壓強度(>0.4 MPa，在許多情況下更高)。

具有受控的孔隙率、空隙率和均勻性。

低粘度使產品可以非常容易地直接泵入容器中，并能夠應用澆注/滲透技術。

在混合、固化和凝固過程中產生最小的放熱反應。

對一系列樣品進行了輻照測試，證明在吸收了 Cobolt 60 發出的 1 MGy 總劑量的伽馬射線后，最終產品的完整性仍然保持良好。

這項技術創新是通過地質聚合物配方和封裝方法實現的。現有的封裝方法封裝的難處理廢料含量相對較低，通常含量在 2% 至 30% 之間(即裝載率)。而這種新方法可將裝載率提高到 70%。裝載率的提高將帶來巨大的節約潛力。

新的封裝技術使核廢料所有者能夠將油、石墨、沸石和污泥加工成被動廢物基質，從而最大限度地提高廢物負荷并減少整體廢物處理量，從而提供一個簡單的批處理過程，幾乎不存在過程變化，并且碳足跡顯著降低。

封裝系統展示了協作創新者如何在物理試驗和概念驗證的支持下快速開發解決復雜挑戰的解決方案。

作為核廢料封裝用 PC 的替代品，MIDAR® 增強型低成本低碳封裝技術有可能減少膠結工藝對碳的影響，大大降低存儲成本并確保供應安全。所開發配方的靈活性還使該材料能夠適用于更廣泛的核應用，例如用于長期儲存的穩定、耐腐蝕和耐火的結構材料。

考慮到對核電退役的預期影響規模，問題不在于這項技術是否會被部署，而在于誰將優先擴大規模，從而成為推動我們處理遺留和未來廢物的世界領導者。