Термоядерный синтез, способный обеспечить человечество практически безграничной и чистой энергией, сталкивается с двумя фундаментальными барьерами. Первый — технологический: ученые пока не достигли крупномасштабного зажигания, при котором реакция становится самоподдерживающейся. Второй барьер — нехватка топлива, а именно редкого и дорогого изотопа водорода, трития, необходимого для наиболее практичной реакции синтеза с дейтерием.
Главная проблема трития — его характеристики. Он практически не встречается в природе, а его производство обходится примерно в 33 миллиона долларов за килограмм (15 миллионов долларов за фунт). Кроме того, тритий радиоактивен и имеет короткий период полураспада, из-за чего его запасы ежегодно уменьшаются на 5,5%. Это делает невозможным создание долгосрочных хранилищ этого критически важного ресурса.
Физик Теренс Тарновски из Лос-Аламосской национальной лаборатории на осеннем собрании Американского химического общества (ACS) представил решение, способное устранить этот топливный дефицит. Он предлагает использовать для производства трития отработавшее ядерное топливо — тысячи тонн радиоактивных отходов, накопленных на атомных электростанциях США, работающих на принципе деления ядер.
Суть метода заключается в использовании ускорителя частиц для расщепления атомов внутри отработавшего топлива. Этот процесс запускает каскад реакций, конечным продуктом которых является тритий. Таким образом, материал, считающийся опасной проблемой, требующей хранения на протяжении сотен миллионов лет, превращается в ценный ресурс.
Прогнозируемая эффективность технологии впечатляет. Согласно расчетам, предложенный метод способен производить более чем в 10 раз больше трития по сравнению с другими способами при одинаковых затратах энергии. При вложении энергии мощностью в 1 гигаватт, что обойдется минимум в десятки миллионов долларов, установка сможет производить 2 килограмма (4,4 фунта) трития в год.
Этого количества топлива достаточно для обеспечения энергией десятков тысяч американских домов в течение целого года. Таким образом, решается не только проблема дефицита трития для будущих коммерческих термоядерных реакторов, но и создается реальный путь к масштабированию термоядерной энергетики.
Важно отметить, что предложенный процесс не уничтожает ядерные отходы и не снижает их опасность. Оставшийся после извлечения трития материал, состоящий из неусвояемого урана, плутония и продуктов деления, таких как изотопы стронция и йода, останется столь же опасным. Однако технология придает этим отходам новую ценную функцию.
Тарновски подчеркивает, что хотя базовые принципы метода не новы, именно последние технологические достижения делают его конструкцию эффективной и реализуемой. «Эта технология возможна уже сегодня», — утверждает физик, называя свой подход «очень большим сдвигом парадигмы».
На данный момент идея находится на ранней стадии разработки, и многие детали еще предстоит проработать до создания полноценного проекта. Тем не менее, концепция получает положительные отзывы в научном сообществе. Это демонстрирует значительное изменение в отношении к ядерным технологиям по сравнению с десятилетиями после аварий на АЭС Три-Майл-Айленд и в Чернобыле, когда эта тема считалась табу.
Изображение носит иллюстративный характер
Главная проблема трития — его характеристики. Он практически не встречается в природе, а его производство обходится примерно в 33 миллиона долларов за килограмм (15 миллионов долларов за фунт). Кроме того, тритий радиоактивен и имеет короткий период полураспада, из-за чего его запасы ежегодно уменьшаются на 5,5%. Это делает невозможным создание долгосрочных хранилищ этого критически важного ресурса.
Физик Теренс Тарновски из Лос-Аламосской национальной лаборатории на осеннем собрании Американского химического общества (ACS) представил решение, способное устранить этот топливный дефицит. Он предлагает использовать для производства трития отработавшее ядерное топливо — тысячи тонн радиоактивных отходов, накопленных на атомных электростанциях США, работающих на принципе деления ядер.
Суть метода заключается в использовании ускорителя частиц для расщепления атомов внутри отработавшего топлива. Этот процесс запускает каскад реакций, конечным продуктом которых является тритий. Таким образом, материал, считающийся опасной проблемой, требующей хранения на протяжении сотен миллионов лет, превращается в ценный ресурс.
Прогнозируемая эффективность технологии впечатляет. Согласно расчетам, предложенный метод способен производить более чем в 10 раз больше трития по сравнению с другими способами при одинаковых затратах энергии. При вложении энергии мощностью в 1 гигаватт, что обойдется минимум в десятки миллионов долларов, установка сможет производить 2 килограмма (4,4 фунта) трития в год.
Этого количества топлива достаточно для обеспечения энергией десятков тысяч американских домов в течение целого года. Таким образом, решается не только проблема дефицита трития для будущих коммерческих термоядерных реакторов, но и создается реальный путь к масштабированию термоядерной энергетики.
Важно отметить, что предложенный процесс не уничтожает ядерные отходы и не снижает их опасность. Оставшийся после извлечения трития материал, состоящий из неусвояемого урана, плутония и продуктов деления, таких как изотопы стронция и йода, останется столь же опасным. Однако технология придает этим отходам новую ценную функцию.
Тарновски подчеркивает, что хотя базовые принципы метода не новы, именно последние технологические достижения делают его конструкцию эффективной и реализуемой. «Эта технология возможна уже сегодня», — утверждает физик, называя свой подход «очень большим сдвигом парадигмы».
На данный момент идея находится на ранней стадии разработки, и многие детали еще предстоит проработать до создания полноценного проекта. Тем не менее, концепция получает положительные отзывы в научном сообществе. Это демонстрирует значительное изменение в отношении к ядерным технологиям по сравнению с десятилетиями после аварий на АЭС Три-Майл-Айленд и в Чернобыле, когда эта тема считалась табу.
