Từ đống rác thải đến kho báu: Làm thế nào chất thải hạt nhân của Mỹ có thể trở thành vàng lỏng

Đây là một thực tại khiến bạn phải suy nghĩ: Mỹ đang sở hữu khoảng 90.000 tấn kim loại phóng xạ cao của nhiên liệu đã qua sử dụng—và phần lớn trong số đó là kho báu chưa được khai thác. Trong khi các ông lớn công nghệ như Microsoft, Google và Amazon đang chạy đua để tìm đủ năng lượng hạt nhân phục vụ hạ tầng AI của họ, thì có một cuộc khủng hoảng song song mà không ai nói đến: xử lý lượng chất thải hạt nhân tích tụ khoảng 2.000 tấn mỗi năm.

Hãy gặp Curio, một startup đang hoàn toàn định hình lại vấn đề chất thải. Thay vì xem nhiên liệu đã qua sử dụng như một cơn ác mộng xử lý rác thải, họ xem đó như một mỏ vàng nguyên liệu thô. Lãnh đạo của công ty bao gồm Ed McGinnis, cựu Phó Thư ký Tạm thời về Năng lượng Hạt nhân tại Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, người nói rõ ràng: “Sau khi uranium chạy qua một lò phản ứng năm năm, bạn mới chỉ khai thác khoảng 4% giá trị năng lượng của nó.”

Chất thải không phải là rác—Nó là một nguồn tài nguyên ngụy trang

Dưới đây là những gì thực sự xảy ra bên trong nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng: khi uranium phân裂, nó không chỉ tạo ra chất thải—mà còn tạo ra một kho tàng các đồng vị cực kỳ có giá trị. Chúng ta đang nói về các kim loại quý hiếm như rhodium và palladium (cần thiết cho các bộ chuyển đổi xúc tác trong hệ thống phản ứng xúc tác), cùng các đồng vị đặc biệt như krypton-85 và americium-241 dùng trong điện tử tiên tiến và cảm biến khói. Trên toàn cầu, thế giới có khoảng 400.000 tấn nhiên liệu đã qua sử dụng, trong đó chỉ một phần ba được xử lý lại.

Hiện tại, Mỹ phụ thuộc nặng vào việc làm giàu uranium của Nga, một điểm yếu chiến lược. Nhưng có một giải pháp ẩn chứa trong những đống phóng xạ này.

Công nghệ: Hóa học sạch gặp Electrochemistry

Đột phá của Curio đơn giản một cách tinh tế về nguyên lý nhưng mang tính cách mạng trong thực hành. Thay vì các phương pháp tái chế axit nitric cũ, lộn xộn và nguy hiểm tạo ra nhiều ô nhiễm phóng xạ hơn, họ sử dụng hệ thống pyro và electrochemical khô. Hãy nghĩ đến việc tách kim loại chính xác bằng nhiệt, phản ứng hóa học và dòng điện—khai thác sự khác biệt về điểm sôi, trọng lượng và tính chất điện của các đồng vị và sản phẩm phân裂 khác nhau.

Kết quả? Các nguyên tố tinh khiết, tách riêng: uranium sẵn sàng cho nhiên liệu lò phản ứng, plutonium phù hợp cho các thiết kế lò phản ứng thế hệ mới, cùng các sản phẩm phụ có giá trị như rhodium, palladium, cesium, strontium và americium. Một cơ sở Curio duy nhất có thể, về lý thuyết, khai thác đủ uranium để cung cấp khoảng một phần ba lượng nhiên liệu hạt nhân hàng năm của toàn bộ Hoa Kỳ.

Thứ thay đổi cuộc chơi thực sự: Giải quyết hai cuộc khủng hoảng cùng lúc

Đây là điểm biến đổi thực sự. Việc xử lý lại này rút ngắn chu kỳ phân rã phóng xạ từ 10.000 năm xuống chỉ còn vài trăm năm. Đó không chỉ là một trò chơi số học—mà còn thay đổi căn bản tính toán chính trị và thực tiễn về lưu trữ chất thải hạt nhân. Tìm kiếm các vị trí lưu trữ an toàn cho vật liệu “chỉ” nguy hiểm trong vài trăm năm so với hàng nghìn năm trở nên dễ dàng hơn nhiều.

Trong khi đó, với nhu cầu năng lượng bùng nổ của AI thúc đẩy các công ty công nghệ lớn săn tìm nguồn năng lượng trung hòa carbon, thì 97 gigawatt từ 94 lò phản ứng hạt nhân thương mại của Mỹ đột nhiên không còn đủ. Nhiên liệu tái chế từ chất thải trở thành phần còn thiếu.

Thời gian và phần thưởng

Bộ Năng lượng đang tài trợ một hợp đồng thử nghiệm ba năm tại một phòng thí nghiệm quốc gia, dự kiến kết thúc vào năm tới. Nếu thành công, một nhà máy quy mô thương mại có thể xuất hiện trong vòng ba đến năm năm. Curio ước tính quá trình xử lý của họ có thể đáp ứng 10% nhu cầu rhodium toàn cầu—chỉ từ chất thải của Mỹ.

Những tác động này thật đáng kinh ngạc: con đường đến an ninh năng lượng của Mỹ, giải pháp năng lượng AI trung hòa carbon, giảm thiểu trách nhiệm chất thải hạt nhân dài hạn, và hàng tỷ đô la từ các kim loại quý hiếm và đồng vị có giá trị thu hồi được. Nói cách khác, khủng hoảng chất thải hạt nhân có thể trở thành lợi thế chiến lược.