Deșeurile nucleare ar putea fi reconstituite într-un izotop rar necesar pentru fuziunea nucleară, care ar putea produce teoretic cantități aproape fără limită de energie curată, spune un om de știință.
Versiunea radioactivă a hidrogenului, numită tritiu, nu este disponibilă în mod natural pe Pământ, este costisitoare de produs și poate fi realizată în cantități limitate. La întâlnirea de toamnă a American Chemical Society (ACS) săptămâna aceasta, Terence Tarnowskyun fizician la Laboratorul Național Los Alamos, a sugerat că tritiul ar putea fi recoltat dintr -un produs secundar al Fisiunea nuclearăcare alimentează reactoarele nucleare existente.
Fuziune nucleară este procesul de combinare a atomilor pentru eliberarea căldurii. În timp ce mai multe reacții de fuziune ar putea produce teoretic putere, una dintre cele mai frecvente ar fuziona tritiul cu deuteriu, un alt izotop de hidrogen, pentru a produce heliu.
Dar, de acum, fuziunea nucleară nu este posibilă la scară comercială, deoarece oamenii de știință nu și -au dat seama cum să obțină aprindere la scară largă -Punctul în care o reacție de auto-susținere produce mai multă energie decât este introdusă.
O altă mare barieră este totuși costul combustibililor precum tritiul.
“Fuziunea nucleară are potențialul de a oferi energie fără emisii, abundentă”, a spus Tarnowsky Live Science. „Dar există o disponibilitate limitată și un cost ridicat pentru tritiu în acest moment, iar asta prezintă o barieră pentru succesul tehnologiei”.
Producerea de tritiu eficient
Prima generație de reactoare de fuziune nucleară care va contribui la rețeaua electrică se va baza probabil pe o reacție care necesită tritiu, a spus Tarnowsky. În timp ce alte reacții de fuziune, cum ar fi fuzionarea deuteriumului și heliu-3, s-ar putea să fie valorificate teoretic pentru a produce putere, acestea necesită temperaturi mult mai ridicate pentru a lucra și, prin urmare, sunt mai scumpe și mai puțin practice.
Adunarea unor cantități mari de tritiu, însă, prezintă o problemă: izotopul este radioactiv și are un foarte scurt timp de înjumătățire. Colecțiile de tritium de descompunere cu 5,5% pe an, „deci nu puteți pune excesul de tritiu într -o bancă și obțineți totul în 50 de ani, așa cum puteți cu alte surse de energie”, a spus Tarnowsky.
Pentru ca viitoarele plante de fuziune nucleară să aibă succes, va fi necesară o nouă metodă mai ieftină de producere a tritiului, a spus Tarnowsky. “Trebuie să aveți această capacitate deja în funcțiune.”
Plantele nucleare actuale se bazează pe Fisiunea nuclearătimp în care atomii se desparte și eliberează energie. Dar fisiunea are ca rezultat o cantitate semnificativă de de lungă durată Deșeuri nucleare. Combustibil nuclear cheltuit – combustibil care odată cu fisiunea nucleară, dar nu mai este utilizabil – este format din uraniu și plutoniu inutilizabil, împreună cu produse de fisiune, cum ar fi izotopii de stronți și iod, care pot dura până la sute de milioane de ani pentru a se descompune, potrivit Agenției SUA pentru Protecția Mediului.
Tarnowsky propune generarea de tritiu din cantitățile vaste de deșeuri nucleare încă radioactive prin utilizarea unui Accelerator de particule pentru a împărți atomii în aceste deșeuri. Atomii împărțiți ar trece printr -o serie de reacții, obținând în cele din urmă tritiu. Procesul nu ar elimina deșeurile nucleare, deoarece resturile din acest proces ar fi la fel de periculoase ca materialul de pornire, dar ar obține o utilizare suplimentară din acest produs secundar.
Principiile de bază ale proiectării nu sunt noi, a spus Tarnowsky într -o declarație de la ACS, dar progresele tehnologice recente ar putea face această metodă de producere a tritiului mult mai eficientă.
Calculele timpurii ale lui Tarnowsky estimează că, folosind 1 gigawatt de energie – care costă cel puțin zeci de milioane de dolari – acest sistem ar putea produce 4,4 kilograme (2 kilograme) de tritiu într -un an. Această cantitate de tritiu, dacă este folosită pentru fuziunea nucleară, ar putea alimenta zeci de mii de case în SUA timp de un an.
Tarnowsky proiectează că acest design ar putea produce de mai mult de 10 ori mai mult din izotop decât alte metode, folosind aceeași cantitate de putere.
„O schimbare de paradigmă foarte mare”
În momentul de față, SUA nu are o ofertă stabilă, previzibilă și ieftină de tritiu, care costă aproximativ 15 milioane de dolari pe lire (33 milioane dolari pe kilogram), a declarat Tarnowsky în declarație. Între timp, avem mii de tone de deșeuri nucleare, ceea ce este costisitor de stocat și potențial dăunător mediilor înconjurătoare.
“Această tehnologie este posibilă astăzi”, a spus el pentru Live Science. „Ar fi o schimbare de paradigmă foarte mare în ceea ce privește utilizarea combustibilului nuclear cheltuit pe care îl avem deja, deținut de guvern”.
Multe detalii încă trebuie să fie elaborate înainte ca Tarnowsky să creeze o propunere completă pentru modul în care ar funcționa acest lucru.
Dar Tarnowsky este încântat de faptul că designul său este primit pozitiv acum, având în vedere că accidentele nucleare precum cele de pe insula de trei mile și Cernobil a făcut din puterea nucleară un subiect tabu în urmă cu doar zeci de ani. „Timpurile s -au schimbat”, a spus el pentru Live Science.