釷反應堆（特別是
液態氟化釷反應堆，LFTR）的化學分離主要面臨在極高輻射和700°C以上高溫下，連續從熔鹽燃料中移除裂變產物（如鑭系元素）及中間產物鏷-233（Pa-233）的挑戰。這需要開發高效的在線高溫冶金（Pyroprocessing）工藝，且須滿足材料耐腐蝕、高效回收核燃料以及控制核擴散風險。
釷反應堆化學分離的主要技術挑戰和問題：
連續、高溫的在線處理需求： LFTR運行中，需要每天分離熔鹽中的一部分裂變產物，防止中子吸收過多導致鏈式反應效率下降（特別是高吸收截面的稀土元素），且整個分離過程必須在複雜的熔鹽環境中進行。
鏷-233 (Pa-233) 的高效分離： 釷轉化為鈾-233的中間產物Pa-233對中子有極高的吸收截面，如果分離不及時，會吸收中子而減少鈾-233的產生，降低增殖比。需確保在短時間內從複雜組分中分離出Pa-233。
極端的物質環境： 熔鹽混合物（如氟化鋰-鈹-釷-鈾）在700°C以上對結構材料（如哈氏合金-N）具有極強的腐蝕性。裂變產物（如碲）會加劇結構材料的老化，要求分離工藝及其設備必須能長期耐受腐蝕。
化學處理複雜性與現場化： 必須在反應堆附近進行分離，以減少高放射性燃料的運輸風險。高溫物理化學方法（如氟化、還原萃取）的複雜性極高，需將化學廢物與有用燃料（釷/鈾）的高效分離。
核擴散風險與廢物管理： 分離出高純度的鈾-233需受到嚴格監控。同時，分離出的裂變產物（高放廢料）的管理是該技術商業化的巨大經濟和安全挑戰。
總結來說，釷反應堆的化學分離不僅僅是燃料提純，更是維持堆芯物理特性和實現增殖的核心環節，目前核心瓶頸在於高溫耐腐蝕材料技術和高放射性環境下的連續處理工藝。
