美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊獲得美國能源部一百萬美元資助，專注於解決先進核反應爐中，釤、銫和碲等裂變產物造成的損害，透過研究這些元素的化學行為，希望能提升反應爐的安全性和核燃料回收效率，同時減少核廢料。
美國賓夕法尼亞州立大學（Pennsylvania State University）領導的研究團隊，近日獲得美國能源部（US Department of Energy）一百萬美元資金，以應對先進核反應爐面臨的潛在威脅。這項研究的目標，是追蹤與控制三種頑固的裂變產物——釤、銫以及碲，這些元素會對熔鹽式反應爐（molten salt reactors）及先進核燃料回收系統造成損害。
傳統的商用核反應爐以加壓水進行冷卻，而熔鹽式反應爐則採用液態鹽，能夠從核燃料中提取更多能量，並讓使用過的燃料得以回收再利用。然而，研究團隊指出，釤（samarium）和銫（europium）的存在會干擾反應爐的性能和燃料回收過程，不希望它們存在於回收燃料中。另一方面，碲（tellurium）則會與熔鹽式反應爐和燃料回收系統中的金屬發生反應，導致腐蝕與材料降解。
為了理解這些「惡意元素」的行為，霍容·基姆（Hojong Kim）教授帶領的研究團隊，將深入探討這些元素的「氧化態」，這是一種描述原子得失電子數量，並強烈影響其化學行為的屬性。研究人員將結合電腦模擬與實驗室測試，探究這些副產物在熱法處理（pyroprocessing）過程中如何與反應爐材料相互作用。熱法處理是一種基於熔鹽的高溫回收方法。
博士研究員 Alok K Pandey 將在實驗室中，把這三種元素溶解於熔鹽溶劑中，並通入電流。透過改變施加的電位，他可以觀察這些元素氧化態的變化，進而了解其電化學性質。這種理解有助於改進核燃料回收過程中，這些元素的回收與管理策略。研究人員曾於 2018 年試圖分析釤，但因其濃度極低且行為不可預測而停滯。團隊相信，新一代診斷技術能有效解決這個難題。
研究發現，液態鉍（molten bismuth）具有像化學海綿一樣的特性，能有效從液態鹽中捕捉稀土元素。如果目前的試驗成功，這項技術將能透過移除腐蝕性與影響性能的副產物，實現更永續的燃料循環。這不僅能讓先進核反應爐運行更長時間，從鈾中提取更多能量，還能顯著減少長效核廢料的產生。