Ядерна енергія не є такою безпечною, як часто вважають. Електростанції, які її використовують, виробляють незначну кількість ядерних відходів, що потребують належної утилізації. Основна перешкода тут – час. Усі радіоактивні матеріали з часом втрачають радіоактивність, але цей процес може тривати сотні тисяч років.
Проте група дослідників виявила метод, який може значно скоротити цей термін, як повідомляє BGR. Нещодавно Міністерство енергетики США оголосило, що Національна прискорювальна лабораторія імені Томаса Джефферсона (Лабораторія Джефферсона) запропонує програму для покращення управління відходами атомних електростанцій.
Проект передбачає використання прискорювачів частинок для зменшення періоду радіоактивного розпаду необроблених відпрацьованих ядерних паливних стрижнів з 100 000 років до приблизно 300 років.
Якщо проект під назвою Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now (NEWTON) завершиться успішно, інженери зможуть використовувати його для безпечної утилізації ядерних відходів вже за 30 років. І це лише на основі існуючих технологій. В залежності від прогресу супутніх технологій, можливо, ми зможемо створити прискорювачі частинок, здатні зменшити період радіоактивності відпрацьованих ядерних стрижнів до десятиліть.
Як прискорювачі частинок прискорюють процес розпаду
На відміну від того, що показують відеоігри, як “Fallout”, ви не можете просто вивести радіацію з об’єктів і змусити її безпечно розсіятися. Проект NEWTON досягає своїх цілей, перетворюючи небезпечні радіоактивні ізотопи на менш радіоактивні. Хоча вони все ще представляють небезпеку, їх легше контролювати, що робить цю технологію близькою до справжньої алхімії. Термін “трансмутація” (перетворення) тут є дуже доречним.
Прискорювач частинок Лабораторії Джефферсона працює, спрямовуючи пучки високоефективних протонів на такі матерії, як рідка ртуть. Коли це відбувається, матеріал вивільняє нейтрони в контейнери з ядерними відходами під час процедури, відомої як “скалювання” (spalling). Нейтрони взаємодіють з відпрацьованими матеріалами, “розбавляючи” їх і скорочуючи періоди їхньої радіоактивності. До речі, цей процес також виробляє електрику, що завжди є позитивним аспектом.
А що відбувається після перетворення радіоактивних відходів у NEWTON? Трансформована речовина або безпечно захоронюється на 300 років, або переробляється для “корисного використання”.
Подвійні проекти – подвійний шанс на успіх
Отримавши грант у 8,17 мільйона доларів на програму NEWTON, Міністерство енергетики США насправді профінансувало два різні проекти. Ці кошти не призначені для будівництва нового прискорювача частинок, а спрямовані на підвищення його ефективності.
Перша частина програми NEWTON зосереджена на “посиленні компонентів НВЧ-прискорювача частинок (SRF)”. Лабораторія Джефферсона зазначає, що сучасні прискорювачі покриваються спеціальним матеріалом, відомим як ніобій, який стає надпровідним при низькій температурі. Хоча таке покриття ефективне, через нього потрібно використовувати дороге кріогенне обладнання. Частина гранту буде витрачена на дослідження, чи може додавання шару олова на внутрішню поверхню ніобію поліпшити його ефективність.
Ця комбінація матеріалів теоретично дозволить прискорювачу функціонувати при вищих температурах, що усуне потребу у дорогому охолодженні. Інша частина коштів буде витрачена на “підживлення” резонаторів прискорювача SRF за допомогою магнетрона. Дослідники впевнені, що магнетрон може живити пучки частинок; проте потрібно буде перевірити, скільки енергії для цього необхідно та як адаптувати її до частоти резонатора прискорювача. Ось саме ефективність матиме величезне значення.
Якщо Лабораторії Джефферсона вдасться досягти успіху, можливо, вони знайдуть спосіб зробити ядерну енергію ще чистішою.
