Oamenii de știință propun transformarea deșeurilor nucleare în combustibil nuclear potențial mai sigur

Deșeurile ar putea fi utilizate pentru fuziunea nucleară, spun cercetătorii

Deși fisiunea nucleară, care alimentează reactoarele nucleare, poate furniza multă energie, ea produce și deșeuri radioactive potențial periculoase ca produs secundar.

Acum, cercetătorii spun că ar fi putut găsi o modalitate de a utiliza aceste deșeuri pentru a ajuta la producerea unei energii nucleare mai curate.

Fuziunea nucleară - procesul prin care nucleele atomice sunt combinate în elemente mai grele pentru a genera energie - are potențialul de a furniza „rezerve vaste de energie”, eliberând în același timp emisii minime de gaze cu efect de seră, potrivit Societății Americane de Chimie (ACS).

Dar fuziunea comercială, care se află în stadii incipiente de dezvoltare, necesită o formă foarte rară și foarte scumpă de hidrogen, cunoscută sub numele de tritiu. Cercetătorii cred că au descoperit o nouă modalitate de a fabrica tritiu folosind miile de tone de deșeuri nucleare depozitate în prezent în SUA, potrivit lui Terence Tarnowsky, fizician la Laboratorul Național Los Alamos din New Mexico, care își va prezenta descoperirile la reuniunea de toamnă a ACS, care a început sâmbătă și se încheie joi.

Cum se produce în prezent energia nucleară

Centralele nucleare generează în prezent energie prin fisiune nucleară, un proces în care atomii de plutoniu sau uraniu sunt divizați pentru a elibera neutroni, care apoi continuă să divizeze mai mulți atomi într-o reacție în lanț potențial fără sfârșit.

Reactoarele nucleare găzduiesc și controlează procesul de fisiune nucleară, folosind căldura generată pentru a transforma apa în abur care alimentează turbinele care generează electricitate, potrivit Departamentului de Energie al SUA. Cu toate acestea, procesul de fisiune produce și deșeuri nucleare care pot rămâne periculos de radioactive timp de mii de ani, potrivit Comisiei de Reglementare Nucleară din SUA. Aceste deșeuri trebuie depozitate cu grijă pentru a preveni contaminarea mediului.

Ce este fuziunea nucleară?

Spre deosebire de fisiune, fuziunea nucleară creează energie prin forțarea nucleelor atomice să se unească în același mod în care stelele, precum soarele nostru, generează energie. Deși fuziunea nucleară creează și deșeuri radioactive, aceasta este mult mai puțin periculoasă și are o durată de viață mult mai scurtă decât deșeurile produse prin fisiune, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică, ceea ce face ca fuziunea să fie o sursă de energie mult mai ecologică și mult mai sigură pentru mediu.

Gravitația face efectul pentru stele, forțând nucleele să se unească, dar fuziunea este mult mai dificilă pe Pământ: Prima reacție de fuziune provocată de om care a produs mai multă energie decât a fost necesară pentru a o iniția a avut loc acum doar doi ani și jumătate. De asemenea, a necesitat deuteriu și tritiu - ambele forme de hidrogen - pentru a alimenta procesul. Deuteriul este ușor disponibil, dar tritiul este o poveste diferită.

„Inventarul total de tritiu de pe planetă este de aproximativ 55 plus-minus 31 de livre”, a declarat fizicianul Terence Tarnowsky din Los Alamos, în comunicatul ACS. Aceasta face ca valoarea tritiului comercial să fie de aproximativ 15 milioane de dolari pe livră.

Tarnowsky estimează că 55 de livre de tritiu au capacitatea de a alimenta peste 500.000 de locuințe timp de șase luni, dacă sunt utilizate pentru fuziune. Cu toate acestea, SUA nu are în prezent nicio capacitate internă de a-l crea, spre deosebire de Canada, care produce tritiu ca produs secundar al reactoarelor sale de fisiune, potrivit ACS.

Cum ar putea SUA să își mărească aprovizionarea cu tritiu

Conform ACS, centralele nucleare comerciale din SUA produc mii de tone de deșeuri nucleare, care ar putea fi folosite pentru a crea tritiu.

Tarnowsky a declarat că a efectuat mai multe simulări pe computer pentru a evalua potențialul de producție și eficiența energetică a reactoarelor cu tritiu, care utilizează un accelerator de particule pentru a iniția un proces care produce în cele din urmă tritiu.

Utilizarea unui accelerator de particule ar permite, de asemenea, operatorilor să activeze sau să oprească reacțiile, făcând procesul mai sigur decât reacțiile în lanț de fisiune care au loc într-o centrală nucleară, potrivit cercetătorilor.

Conform simulărilor, reactoarele ar putea produce aproximativ 2 kilograme de tritiu pe an, o cantitate comparabilă cu producția anuală totală a tuturor reactoarelor de fisiune din Canada, conform ACS. Sistemul ar funcționa cu aproximativ un gigawatt de energie, echivalentul nevoilor energetice anuale a aproximativ 800.000 de locuințe din SUA, estimează Tarnowsky.

Tarnowsky a declarat că intenționează să genereze un cost în dolari pentru tritiu în urma unor calcule mai sofisticate privind eficiența reactoarelor cu tritiu propuse.

„Tranzițiile energetice sunt o afacere costisitoare și, oricând putem face acest lucru mai ușor, ar trebui să încercăm”, a spus el.