Срок распада радиоактивных отходов часто достигает 100 000 лет, но эту проблему можно решить.
Ядерная энергия не так чиста, как нам хотелось бы верить. Связанные с ней электростанции производят небольшое количество ядерных отходов, которые требуют надлежащей утилизации. Главный враг здесь – время. Все радиоактивные материалы со временем теряют свою радиоактивность, но этот процесс может занять сотни тысяч лет.
Однако группа исследователей нашла способ сократить это ожидание на тысячелетия, пишет BGR. Недавно Министерство энергетики США объявило, что Национальная ускорительная лаборатория имени Томаса Джефферсона (или сокращенно Лаборатория Джефферсона) возглавит программу по улучшению управления отходами атомных электростанций.
Проект вращается вокруг использования ускорителей частиц для сокращения радиоактивного распада необработанных отработанных ядерных топливных стержней со 100 000 лет до примерно 300 лет.
Если проект, получивший название Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now (NEWTON), окажется успешным, инженеры смогут использовать его для обезвреживания ядерных отходов уже через 30 лет. И это только с использованием технологий, доступных нам в настоящее время. В зависимости от того, как быстро будут развиваться сопутствующие технологии, мы, возможно, когда-нибудь получим ускорители частиц, способные сократить радиоактивную жизнь отработанных ядерных стержней до считанных десятилетий.
Вопреки тому, что могут утверждать видеоигры вроде "Fallout", вы не можете просто высосать радиацию из чего-либо и заставить ее безвредно рассеяться в эфире. Проект NEWTON достигает своей цели путем преобразования опасно радиоактивных изотопов в чуть менее радиоактивные изотопы. Они всё еще опасны (любые радиоактивные ядерные отходы несут в себе определенную врожденную опасность), но ими легче управлять. Честно говоря, это ближе всего к настоящей алхимии в реальной жизни, поэтому часть названия "трансмутация" (превращение) весьма уместна.
Ускоритель частиц Лаборатории Джефферсона функционирует путем направления пучков протонов высокой энергии в такие материалы, как жидкая ртуть. Когда ускоритель делает это, материал высвобождает нейтроны в контейнеры с ядерными отходами, закрепленные внутри устройства, в ходе процесса, известного как "скалывание" (spalling). Нейтроны связываются с отработанным ядерным топливом, по сути, разбавляя материал и сокращая его радиоактивную жизнь. О, и эта реакция также генерирует электричество, что всегда является положительным моментом.
Так что же происходит после того, как ускоритель NEWTON заканчивает преобразование радиоактивных отходов? Либо трансмутированное вещество захоранивается (безопасно, заметьте – ядерные отходы не исчезают просто так) на 300 лет, либо оно перерабатывается и направляется на "полезное использование".
Когда Министерство энергетики США выделило Лаборатории Джефферсона грант в размере 8,17 миллиона долларов на программу NEWTON, правительство технически профинансировало два разных проекта. Эти гранты пойдут не на строительство ускорителя частиц, а на повышение его эффективности.
Первый проект в программе NEWTON предназначен для "усиления компонентов СВЧ-ускорителя частиц (SRF)". По данным Лаборатории Джефферсона, современные ускорители покрыты специальным материалом под названием ниобий, который становится сверхпроводящим при низких температурах. Покрытие эффективно, но требует дорогостоящего криогенного оборудования. Половина грантовых денег пойдет на проверку того, сделает ли добавление слоя олова на внутреннюю поверхность ниобия его еще более эффективным.
Теоретически комбинация материалов также позволит ускорителю работать при более высоких температурах, что исключит необходимость в дорогостоящем охлаждении. Другая половина гранта пойдет на "подпитку" резонаторов ускорителя SRF с помощью магнетрона. Исследователи выразили уверенность, что магнетрон может питать пучки частиц, но им необходимо проверить, сколько энергии требуется и как заставить ее соответствовать частоте резонатора ускорителя частиц. Эффективность будет иметь ключевое значение.
Если Лаборатория Джефферсона добьется успеха, фонд, возможно, найдет способ сделать ядерную энергию еще чище.
Ранее УНИАН сообщал, что ученые обнаружили неожиданную деформацию в мантии Земли.