Учёные предлагают ускорить «старение» ядерных отходов: от 100 тысяч лет до нескольких сотен

Ядерная энергетика традиционно считается относительно чистым источником энергии, однако одна из её главных проблем — долгоживущие радиоактивные отходы, которые могут оставаться опасными десятки и сотни тысяч лет. Теперь учёные предлагают технологию, способную радикально сократить этот срок.

Министерство энергетики США объявило о запуске программы, в рамках которой Национальная ускорительная лаборатория имени Томаса Джефферсона займётся разработкой новых методов обращения с ядерными отходами. Ключевая цель проекта — уменьшить период их радиоактивности примерно со 100 тысяч лет до около 300 лет.

В основе инициативы лежит технология трансмутации — преобразования одних радиоактивных изотопов в другие, менее опасные. Проект получил название Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now (NEWTON).

Суть метода заключается в использовании ускорителей частиц. В установке пучки высокоэнергетических протонов направляются на материалы, такие как жидкая ртуть. В результате возникает процесс «скалывания» (spallation), при котором выделяются нейтроны. Эти нейтроны затем взаимодействуют с отработанным ядерным топливом, изменяя его состав и сокращая срок радиоактивности.

Таким образом, опасные изотопы превращаются в менее активные формы. Хотя такие отходы не становятся полностью безопасными, ими значительно проще управлять, а срок их хранения сокращается в сотни раз.

Дополнительным преимуществом технологии является то, что в процессе реакций может вырабатываться электричество.

После обработки отходы могут либо безопасно захораниваться на сравнительно короткий срок — около 300 лет, либо перерабатываться для дальнейшего использования.

На реализацию программы выделено более 8 миллионов долларов. При этом средства направлены не на создание новых ускорителей, а на повышение эффективности уже существующих технологий.

В рамках проекта учёные планируют усовершенствовать сверхпроводящие элементы ускорителей, в частности за счёт комбинирования материалов — ниобия и олова. Это может позволить установкам работать при более высоких температурах и снизить затраты на охлаждение.

Кроме того, исследователи намерены использовать магнетроны для питания ускорителей, что потенциально повысит энергоэффективность системы. Однако для этого необходимо точно рассчитать параметры подачи энергии и согласовать их с частотой работы оборудования.

Если проект NEWTON окажется успешным, уже в ближайшие десятилетия может появиться практическая технология, позволяющая значительно снизить экологические риски атомной энергетики и упростить обращение с радиоактивными отходами.

В перспективе развитие технологий может привести к ещё более впечатляющим результатам — вплоть до сокращения опасного периода отходов до нескольких десятилетий.

Источник: BGR