Дешевле хранить, выгоднее использовать: отходы атомных станций обрели вторую жизнь

В течение десятилетий радиоактивные отходы рассматривались как опасный балласт человечества, требующий дорогостоящего хранения и защиты. Сегодня эта проблема неожиданно обретает новый ракурс: американский физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории, Теренс Тарновски,  предложил способ превратить эти отходы в источник самого ценного изотопа — трития, ключевого топлива для управляемого ядерного синтеза.

Почему именно тритий

Тритий — радиоактивный изотоп водорода, незаменимый для реакций синтеза, на которых основано будущее "звёздной" энергетики. В отличие от ядерного деления, оставляющего после себя долгоживущие отходы, синтез объединяет атомные ядра и выделяет колоссальное количество энергии без тяжёлых экологических последствий.

Однако этот изотоп практически не встречается в природе и стоит дороже любого вещества на планете — до 33 млн долларов за килограмм. Его добыча связана с высокими затратами, а период полураспада всего 12 лет приводит к ежегодной потере около 5,5% массы. Это делает долгосрочные запасы невозможными и ставит будущее термоядерных станций в зависимость от стабильного производства.

"Современная алхимия"

Предложение Тарновского основано на применении ускорителей частиц, которые бомбардируют отработанное ядерное топливо, вызывая контролируемые реакции. В результате распада образуются новые элементы, среди которых и тритий.

Таким образом решаются сразу две задачи: уменьшается объём накопленных радиоактивных отходов и создаётся топливо, которое может обеспечить работу реакторов синтеза.

Энергетический потенциал

По расчётам учёного, ускоритель мощностью в один гигаватт (сравнимый с крупной АЭС) способен производить до 2 кг трития в год. На первый взгляд объём скромный, но этого хватило бы для обеспечения энергией десятков тысяч домов в течение года. Более того, эффективность метода в десять раз выше по сравнению с современными способами получения трития.

Контекст и перспективы

Идея появилась в момент, когда мировой интерес к ядерной энергетике растёт на фоне климатических вызовов и необходимости отказаться от ископаемого топлива. Современные ускорители частиц и изменение общественного восприятия роли атома делают проект более реальным, чем ещё несколько десятилетий назад.

"Оказывается, в ядерных отходах может скрываться топливо будущего", — отметил физик Теренс Тарновски.

Что дальше

Путь к практической реализации ещё далёк: предстоит проработать инженерные детали и оценить экономическую эффективность. Тем не менее сама концепция демонстрирует, что проблемы можно превращать в решения. Использование радиоактивных отходов для производства трития могло бы снять два самых острых вызова: утилизацию ядерного наследия и поиск источников для чистой синтетической энергетики.

Уточнения

А́томная электроста́нция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом) (НП-001).