Вопрос о том, что происходит с ядерными отходами, является одним из главных критических замечаний в адрес ядерной энергетики. Для снижения радиоактивности ядерных отходов до безопасного уровня требуется приблизительно 100 000 лет. В настоящее время их обычно захоранивают в специальных хранилищах или в океане. Исследователи из лаборатории Джефферсона (Jefferson Lab) разрабатывают метод, позволяющий резко снизить радиоактивность ядерных отходов. Технология должно сократить время хранения всего до 300 лет. Несмотря на долгий срок, это станет значительным прорывом в решении проблемы хранения ядерных отходов.
Изображение: нейросеть freepik
В своей системе ученые из США используют технологию ускорителя частиц, точнее, линейного ускорителя. В этой системе целевой материал, например, жидкая ртуть, бомбардируется высокоэнергетическим пучком протонов. Во время этого «расщепления» высвобождаются нейтроны. Затем эти нейтроны сталкиваются с контейнерами с ядерными отходами. Там они преобразуют существующие изотопы в более удобные для обращения. Возможность дальнейшей переработки или утилизации этих отходов в конечном хранилище еще предстоит изучить, говорится в заявлении.
Для достижения этой цели исследователи совершенствуют существующие технологии. Один из подходов заключается в повышении эффективности так называемых «сверхпроводящих резонаторов». Внутри них протекают сильные электромагнитные поля, ускоряющие частицы. Каждый раз, проходя через такой резонатор, они получают дополнительный заряд энергии.
Полости обычно изготавливаются из металла ниобия. Однако его необходимо охлаждать до -271 °C (2 Кельвина), что чрезвычайно энергозатратно. С новой комбинацией материалов, ниобий-олово вместо чистого ниобия, температуру можно повысить до -269 °C (4 Кельвина). Даже эта небольшая разница позволяет значительно снизить затраты на системы охлаждения. Кроме того, конструкция полостей должна стать более сложной. Цель состоит в том, чтобы сделать процесс расщепления более эффективным.
Для генерации электромагнитных полей исследователи планируют использовать магнетроны — вакуумно-герметичные трубки, генерирующие микроволны. Проект поддерживается Министерством энергетики США. Цель состоит в том, чтобы ввести технологию в эксплуатацию в течение 30 лет, чтобы с её помощью можно было переработать весь американский запас ядерных отходов.
