乏燃料池資料圖(來(lái)自：美國核管理委員會(huì ))
然而當前核電的一個(gè)主要短板，就是乏燃料在“被耗盡”時(shí)，仍含有 95% 的可裂變物質(zhì)，迫使有關(guān)部門(mén)必須建設一個(gè)能夠安全可靠地存儲它們的乏燃料池。
以美國為例，當地設置的標準是將乏燃料存儲在地下。但與許多人印象中的“永久埋藏”相反，這些設施并不能一勞永逸地處置完乏燃料，而是要將他們保留到可被再次利用。
主要原因是，乏燃料中仍在包含大量的可裂變元素(主要是鈾)，以及醫學(xué)和工程界迫切需要的大量極具價(jià)值的放射性同位素。
乏燃料回收需借助化學(xué)處理系統來(lái)分離出 act 系元素
不過(guò)乏燃料的真正問(wèn)題，是因為這堆復雜的混合物中包含了元素周期表中的一半元素，導致其分離工作變得異常艱難。
盡管核燃料加工行業(yè)已頗具技術(shù)規模，但當前不僅加工進(jìn)度十分緩慢、價(jià)格也相當昂貴，更別提生產(chǎn)純钚(plutonium)危險性、以及面臨著(zhù)核擴散等方面的問(wèn)題。
慶幸的是，為改善回收流程，PNNL 正研究使用拉曼光譜儀(Raman Spectroscopy)來(lái)實(shí)時(shí)監測乏燃料。
使用基于不同激發(fā)波長(cháng)的特定拉曼系統來(lái)識別乏燃料中的化學(xué)物質(zhì)
PNNL 研究人員指出，當乏燃料在溶液中流經(jīng)傳感器時(shí)，這套化學(xué)分析系統能夠利用光與分子中的化學(xué)鍵的相互作用，來(lái)獲得有關(guān)其化學(xué)結構、相態(tài)、多晶型、晶體結構、以及分子相互作用等信息。
基于這方面的數據，研究團隊得以監測工業(yè)級的乏燃料、將之轉化為液體形式、接著(zhù)送至離心機，然后按質(zhì)量分離出不同的元素。
實(shí)時(shí)監測能夠嚴格地控制鈾與钚之間的比率，并去除不需要的元素和同位素，以生產(chǎn)出能夠在高級反應堆中作為核燃料的循環(huán)材料。
研究配圖：拉曼光譜傳感器結構與功能示意
PNNL 化學(xué)家阿曼達·萊恩斯(Amanda Lines)表示，實(shí)時(shí)監測對于確定確切的化學(xué)元素比率至關(guān)重要。
