Найден способ делать деньги из ядерных отходов

Современные АЭС обеспечивают высокий уровень безопасности, что в купе с отсутствием каких-либо выбросов в окружающую среду, могло бы обеспечить атомной энергетике доминирующее положение в отрасли. Единственным камнем преткновения в диалоге энергетиков и экологов является проблема уничтожения отходов ядерного топлива. Решение этой задачи избавит будущие поколения человечества от риска экологической катастрофы.

Фото: Найден способ делать деньги из ядерных отходов

Отходы переработанного ядерного топлива состоят из трансурановых веществ, содержащих радиоактивные элементы с долгим периодом полураспада. Именно такой «коктейль» получается в результате работы легководных ядерных реакторов на тепловых нейтронах, которые составляют большинство современных АЭС. Срок потенциальной опасности атомных останков может длиться несколько тысяч лет.

Стандартным решением этой проблемы всегда считалось захоронение отходов в герметичных контейнерах из свинца, титана и бетона. При этом гарантировать безопасность таких хранилищ все равно невозможно – предсказать последствия сейсмической деятельности, так же как спрогнозировать места будущих землетрясений, невозможно. Кроме того, опасность представляют и грунтовые воды, которые могут медленно, но верно размывать защитную оболочку.

Вторым, пока еще экспериментальным, способом уничтожения атомных отходов является сжигание их в реакторах на быстрых нейтронах. Эта технология существует уже не первый десяток лет, и хорошо зарекомендовала себя во многих странах мира, включая Россию. Плюсом этой технологии является возможность повторной добычи энергии из атомных останков, но минус – высокая себестоимость такого процесса – не позволяет внедрить эту технологию повсеместно.

Тем не менее, в этом направлении наметился существенный прорыв. Группа ученых Остинского университета в Техасе под руководством профессора Майкла Коченрейтера выдвинула идею нового устройства, совмещающего функции реактора и утилизатора отходов - подкритическая гибридная установка синтеза-распада.

Реакция ядерного синтеза может проистекать при наличии определенных видов топлива: «дейтерий + тритий» и «дейтерий + гелий-3». Первый тип - самый распространенный: в нем предъявляются самые низкие требования по параметрам работы. Однако при таком виде синтеза выделяется сверхплотный поток нейтронов, опасный для здоровья человека. Второй вид топлива является более безопасным, но очень дорогим – количество гелия-3 в земной коре измеряется килограммами.

Тем не менее, именно комбинация топлива «дейтерий + тритий» продемонстрировала необходимый ученым эффект. Оказалось, что жесткое нейтронное излучение способно ускорять процесс разрушения ядерных отходов, многократно сокращая время необходимое на процесс распада. Обернув установку ядерного синтеза атомным реактором, работающим на отработанном топливе, ученые и получили установку синтеза-распада.

Вырабатываемая мощность данного устройства невелика в сравнении с обычными атомными реакторами. Однако главным достоинством установки является, в первую очередь, возможность быстро и безопасно уничтожать радиоактивные отходы. Дополнительная прибыль от электроэнергии лишь снижает себестоимость такой процедуры.

Группа Майкла Коченрейтера построила прототип подобной установки под названием Super X. Расчеты показали, что такой реактор способен утилизировать отходы 10-15 легководных АЭС одновременно. Предложенный учеными проект предполагает строительство комплексов из нескольких АЭС и Super X. В такой системе полный цикл использования ядерного топлива позволит сократить отходы в 100 раз.

Еще одним интересным аспектом данного решения является то, что установка синтеза – это, фактически, термоядерный реактор. Не исключено, что установка Super X может оказаться первым шагом к термоядерной энергетике, которую считаются главной перспективой энергетического будущего Земли.