Odpady jądrowe jako źródło energii? Rewolucyjna technologia z USA

Naukowcy z Thomas Jefferson National Accelerator Facility w USA prowadzą dwa zaawansowane projekty, które mają nadać drugie życie odpadom jądrowym, jakkolwiek dziwnie by to nie brzmiało. Dzięki technologii Accelerator-Driven Systems (ADS), badacze chcą nie tylko pozyskać dodatkową, zeroemisyjną energię elektryczną, ale też znacząco ograniczyć uciążliwość składowania odpadów promieniotwórczych.

W badaniach realizowanych dzięki wsparciu z programu NEWTON, skupiono się na innowacyjnym podejściu do zużytego paliwa jądrowego. Zamiast traktować je wyłącznie jako odpad, naukowcy postrzegają je jako potencjalne źródło energii, które przy wykorzystaniu odpowiedniej technologii można poddać recyklingowi.

ADS wykorzystuje akceleratory cząstek do wystrzeliwania wysokoenergetycznych protonów w cel z płynnej rtęci, doprowadzając w ten sposób do procesu zwanego spalacją. W efekcie powstają neutrony, które mogą zmieniać niezwykle trwałe izotopy w paliwie jądrowym w mniej groźne pierwiastki. Podczas tego procesu wydziela się znaczna ilość ciepła, które z kolei może być przekształcone w dodatkową energię elektryczną.

Jak wyjaśnia Rongli Geng, główny badacz obu projektów, innowacyjne rozwiązania mogą skrócić okres przechowywania odpadów ze 100 tys. do zaledwie 300 lat. Najważniejsze wyzwania stojące teraz przed naukowcami to uzyskanie odpowiedniej wydajności i mocy całego systemu, dlatego eksperci z Jefferson Lab opracowują specjalne powlekanie wnętrza wnęk niobowych cyną, co pozwala na efektywniejsze chłodzenie.

W ramach projektu rozwijany jest także nowy typ magnetronów, które mają zasilać akceleratory w energię na poziomie 10 megawatów. We współpracy z firmami Stellant Systems i innymi partnerami realizowane są prace nad urządzeniami spełniającymi restrykcyjne wymagania dotyczące częstotliwości i wydajności takich magnetronów.

Program NEWTON zakłada wdrożenie technologii ADS na skalę krajową w USA, co teoretycznie pozwoliłoby na przerobienie wszystkich odpadów jądrowych w USA w ciągu najbliższych trzech dekad. Współpraca z przemysłem ma zapewnić szybkie przejście z fazy eksperymentalnej do komercyjnych zastosowań. Być może w ten sposób uda się rozwiązać odwieczny problem długoterminowego składowania odpadów jądrowych.