Одна из самых больших проблем, связанных с установкой атомных электростанций, это решение вопроса с ядерными отходами. Именно поэтому группа ученых из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США напечатала на 3D принтере устройство, называемое центробежным контактором, для существенного сокращения количества хранимого радиоактивного мусора.

В настоящее время около 95% ядерного топлива можно переработать, а 5% оставить на хранение. Данный метод рециркуляции был изобретен в 1970-х годах и включает отделение радиоактивных изотопов актинидов от лантаноидов или редкоземельных металлов, которые не являются радиоактивными. Новый напечатанный контактор отбрасывает еще 2% отходов за счет повышения эффективности такого разделения. Это может показаться не таким уж большим прорывом, но с учетом того, как долго радиоактивные материалы распадаются, эти 2% вносят очень значительный вклад. Вместо того, чтобы хранить пять процентов в течение сотен тысяч лет, оставшиеся три процента должны храниться максимум около тысячи лет. Другими словами, этот дополнительный шаг может сократить продолжительность хранения почти в тысячу раз.

Кроме того, утилизированное топливо может использоваться в другом цикле выработки электроэнергии для обеспечения большего её количества. Несколько лет назад была разработана методика, называемая процессом отделения актинида от лантаноида (ALSEP), для рециркуляции этих дополнительных 2%, но это можно было сделать только в лаборатории и в небольшом масштабе. Команда Argonne расширила процесс, перепроектировав его вокруг центробежных контакторов, используемых для разделения химикатов. Благодаря 3D печати нескольких контакторов и их сборке они могут отделить гораздо больше актинидов от лантаноидов.

«Это устраняет разрыв между разделением элементов в лабораторном и промышленном масштабе», — говорит Эндрю Бреширс, физик-ядерщик. В своем 36-ступенчатом тесте ученые удалили 99,9% актинидов из лантаноидов. Использование 3D печати также позволило им разработать более безопасный процесс, поскольку геометрия их контакторов затрудняет выход радиоактивных материалов из системы.