Forskare vid University of Manchester har utvecklat en ny behandlingsteknik som kan bidra till att avsevärt minska Storbritanniens kärnavfallsbörda.

Hanteringen av radioaktivt grafitavfall är en av de stora utmaningarna för avveckling av kärnkraftverk över hela världen, särskilt i Storbritannien, samt i Frankrike och Ryssland.

Mer än 300, 000 ton kärngrafitavfall över hela världen, och runt 100, 000 ton i Storbritannien, väntar på slutförvaring i en geologisk slutförvaringsanläggning som ännu inte har byggts.

Dr Tatiana Grebennikova, Dr Clint Sharrad och professor Abbie Jones har hittat en ny och icke-destruktiv metod för att avlägsna radioaktivitet från denna typ av avfall och nedgradera den från kategorin "avfall med högre aktivitet" till en mycket lägre nivå. Detta genombrott kan därför avsevärt påskynda bortskaffandet av sådant material och minska de totala kostnaderna för att hantera vårt äldre avfall.

Den utvecklade behandlingen använder elektrolys för att driva bort avlägsnandet av radioaktiva ämnen från bestrålad kärngrafit till ett smält saltmedium. Smälta salter har en fördel framför, till exempel, vatten i att smälta salter har ett brett elektrokemiskt fönster, vilket innebär att vi lätt kan komma åt elektriska potentialer som bättre kan tvinga bort dessa kärnkrafts grafitisotoper.

Med den här metoden kunde teamet minska radioaktiviteten hos grafit av brittisk Magnox-kvalitet så att omklassificering av grafiten från medelaktivt avfall till lågaktivt avfall är möjlig, vilket gör det mycket lättare och billigare att kassera.

Professor Abbie Jones, ordförande i kärngrafit, sade:"Den brittiska kärnkraftsindustrin har byggt alla utom en av sina reaktorer (> 40 totalt) med användning av grafit som kärnmoderatormaterial och strukturella komponenter. Eftersom dessa slutar fungera, detta kommer att resultera i en mängd grafitavfall motsvarande ~ 1300 dubbeldäckare (~ 100 000 ton). Eftersom de flesta av de avancerade modulära kärnreaktortekniker som föreslås för framtida energiproduktion med låga koldioxidinnehåll också kan använda kärnkraftsgrafit, teknik som kan minimera bördan av detta avfall är avgörande.

"Vi har lämnat in ett internationellt patent med University of Manchester på denna teknik och planerar uppföljande forskning för att avgöra om vi kan dekontaminera kärngrafit till nivåer ännu längre än vad som hittills observerats. Vi kommer också att använda våra pågående kopplingar till International Atomic Energimyndigheten ska undersöka möjligheten att uppskala denna teknik för behandlingen för att ta itu med ytterligare omfattande äldre kärngrafitavfall över hela världen."

Dr Clint Sharrad, Läsare i Nuclear Decommissioning Engineering, tillade:"Om vi ​​lyckas med att industrialisera denna teknik, det kan leda till upp till 1 miljard pund i besparingar för de brittiska skattebetalarna genom att minska kostnaderna för bortskaffande av befintligt grafitavfall, samt förbättrad hållbarhet för avancerad reaktorteknik där grafit kommer att distribueras igen.

"Kärnkraftssektorn som helhet utforskar och utvecklar redan innovativ teknik för att avveckla gamla anläggningar snabbt och säkert. Vårt arbete har visat hur innovation framgångsrikt kan uppnås genom att ha en vilja att arbeta inom discipliner och forskningsområden."

Pappret, med titeln "Elektrokemisk dekontaminering av bestrålad kärngrafit från korrosions- och klyvningsprodukter med hjälp av smält salt, " publicerades i tidskriften Energi- och miljövetenskap .