基于乏核燃料铯 -137 辐射的高效水分解制氢技术

《Journal of Nuclear Engineering》：Spent Nuclear Fuel–Waste to Resource, Part 2: Radiolytic Hydrogen Production—A Novel Approach to Sustainably Meeting the World’s Hydrogen Needs from the Nuclear Fuel Cycle

　　

摘要

核能热电联产被越来越多地提出用于支持脱碳进程，部分方法是通过电解、热解或这两种方式的结合来生产氢气（H₂），但广泛采用受到工艺效率低、成本高昂以及对核废料处理的担忧的限制。最近的研究表明，利用¹³⁷Cs产生的伽马辐射，在TiO₂光催化剂的帮助下能够高效地将水分解为氢气。据推测，全球现有的乏核燃料（SNF）储备可以满足大约60%的氢气需求，年产值约为900亿美元。利用现有技术即可实现这一目标，这样不仅可以实现乏核燃料的再利用（目前通常被视为废弃物），还能将氢气生产过程与反应堆运行分离，并且将反应堆的运行方式改为开放式燃料循环，同时替换原有的冷却池。通过先进的乏核燃料回收技术，分离出主要产生辐射的高热放射性核素（¹³⁷Cs、¹³⁴Cs和⁹⁰Sr），并将这些核素专门用于氢气生产