„Tato technologie je možná dnes“: Jaderného odpadu by mohl být budoucí zdroj energie a zvýšit přístup ke vzácnému palivu
Jaderný odpad by mohl být přeměněn na vzácný izotop nezbytný pro jadernou fúzi, která by mohla teoreticky produkovat téměř bezplatné množství čisté energie, říká jeden vědec.
Radioaktivní verze vodíku, nazývaná Tritium, není přirozeně snadno dostupná na Zemi, je drahá produkce a může být vyrobena v omezeném množství. Na podzimním setkání Americké chemické společnosti (ACS) tento týden, Terence TarnowskyFyzik v národní laboratoři Los Alamos navrhl, aby Tritium mohl být sklizen z vedlejšího produktu Jaderné štěpeníkteré pohánějí stávající jaderné reaktory.
Jaderná fúze je proces kombinace atomů pro uvolnění tepla. Zatímco několik fúzních reakcí by mohlo teoreticky produkovat sílu, jeden z nejčastějších by fúzoval tritium s deuteriem, dalším izotopem vodíku, za vzniku helia.
Od nynějška však jaderná fúze není v komerčním měřítku možná, protože vědci dosud nepřišli na to, jak dosáhnout rozsáhlé zapalování -Bod, kde soběstačná reakce produkuje více energie, než je vložena.
Další velkou bariérou však jsou náklady na paliva, jako je Tritium.
„Jaderná fúze má potenciál nabízet hojnou energii bez emisí,“ řekl Tarnowsky Live Science. „Ale právě teď existuje omezená dostupnost a vysoké náklady na Tritium, což představuje bariéru úspěchu technologie.“
Efektivní produkce tritia
První generace reaktorů jaderné fúze, které přispějí k výkonové mřížce, se pravděpodobně spoléhá na reakci, která vyžaduje tritium, řekl Tarnowsky. Zatímco jiné fúzní reakce, jako je pojistka deuteria a helium-3, by mohly být teoreticky využívány k produkci energie, vyžadují mnohem vyšší teploty, aby fungovaly, a jsou proto dražší a méně praktičtější.
Shromažďování velkého množství tritia však představuje problém: izotop je radioaktivní a má velmi krátký poločas. Sbírky rozpadu Tritium o 5,5% ročně, „takže nemůžete vložit přebytek tritia do banky a získat to všechno za 50 let, jako můžete s jinými zdroji energie,“ řekl Tarnowsky.
Související: Největší jaderný reaktor na světě je konečně dokončen. Ale nebude to běžet dalších 15 let.
Aby byly budoucí jaderné fúzní rostliny úspěšné, bude nutná nová, levnější metoda výroby tritia, řekl Tarnowsky. „Musíte mít tuto schopnost již v provozu.“
Současné jaderné rostliny se spoléhají Jaderné štěpeníběhem nichž atomy rozdělily a uvolňují energii. Ale štěpení má za následek značné množství dlouhodobého života jaderný odpad. Vyhazované jaderné palivo – palivo, které kdysi pohánělo jaderné štěpení, ale již není použitelné – se skládá z nepoužitelného uranu a plutonia, spolu s produkty štěpení, jako jsou izotopy stroncia a jódu, které mohou trvat až stovky let let, podle americké agentury pro ochranu životního prostředí.
Tarnowsky navrhuje generovat tritium z obrovského množství stále radioaktivního jaderného odpadu pomocí a urychlovač částic rozdělit atomy v tomto odpadu. Dělicí atomy by procházely řadou reakcí a nakonec by poskytly tritium. Proces by nevylučoval jaderný odpad, protože zbytky z tohoto procesu by byly stejně nebezpečné jako výchozí materiál, ale z tohoto vedlejšího produktu by se dále využíval.
Základní principy designu nejsou nové, uvedl Tarnowsky ve svém prohlášení ACS, ale nedávný technologický pokrok by mohl tento způsob, jak vytvořit Tritium nesmírně efektivnější.
Tarnowskyho rané výpočty odhadují, že pomocí 1 gigawatt energie – což stojí nejméně desítky milionů dolarů – by tento systém mohl produkovat 4,4 liber (2 kilogramy) tritia za rok. Toto množství tritia, pokud se používá pro jadernou fúzi, by mohlo po dobu jednoho roku pohánět desítky tisíc domů v USA.
Tarnowsky promítá, že tento design by mohl produkovat více než 10krát tolik izotopu než jiné metody, pomocí stejného množství energie.
„Velmi velký posun paradigmatu“
V současné době USA postrádají stabilní, předvídatelnou a levnou nabídku tritia, které stojí asi 15 milionů dolarů za libru (33 milionů dolarů za kilogram), uvedl Tarnowsky ve svém prohlášení. Mezitím máme tisíce tun jaderného odpadu, což je nákladné ukládat a potenciálně škodlivé pro okolní prostředí.
„Tato technologie je dnes možná,“ řekl Live Science. „Byl by to velmi velký posun paradigmatu s ohledem na využití vyhořelého jaderného paliva, které již máme, vlastněné vládou.“
Než Tarnowsky může vytvořit úplný návrh na to, jak by to fungovalo, musí být stále vypracováno mnoho podrobností.
Tarnowsky je však nadšený, že jeho design je nyní přijímán pozitivně, vzhledem k tomu, že jaderné nehody, jako jsou ty na ostrově tří mil a Černobyl učinila jadernou energii taboo téma před desítkami let. „Časy se změnily,“ řekl Live Science.
