Американские учёные нашли способ превратить ядерные отходы в полезный источник энергии

Представьте: то, что десятилетиями считалось одной из главных проблем ядерной энергетики — опасные долгоживущие отходы, — вдруг может стать ценным ресурсом. Американские исследователи из Национальной ускорительной лаборатории Томаса Джефферсона (Jefferson Lab) активно работают над технологией, которая позволяет не просто утилизировать отработанное ядерное топливо, а получать из него дополнительную чистую электроэнергию и радикально снижать его радиоактивную опасность.

Речь идёт о так называемых системах с ускорителем частиц (Accelerator-Driven Systems, ADS). Принцип работы довольно изящный и в то же время впечатляющий. Мощный ускоритель разгоняет пучок протонов до очень высокой энергии. Эти протоны затем попадают на специальную мишень (например, жидкую ртуть), вызывая процесс, называемый спалляцией. В результате высвобождается огромное количество нейтронов.

Эти нейтроны направляются в подкритическую сборку с ядерными отходами. Там они вызывают реакции деления и трансмутации долгоживущих изотопов (в первую очередь минорных актиноидов и некоторых продуктов деления), превращая их в гораздо более короткоживущие вещества или даже стабильные элементы. Самое приятное — в процессе этих реакций выделяется значительное количество тепла, которое можно преобразовать в электричество по классической схеме паровой турбины.

По оценкам разработчиков, такая технология способна сократить время, в течение которого отходы остаются высокоопасными, примерно на 99,7% — с десятков тысяч лет до всего нескольких сотен. То, что раньше требовало практически вечного захоронения, теперь может безопасно храниться в обычных условиях уже через 300–500 лет.

Проект получил серьёзную поддержку от Агентства передовых энергетических исследований Министерства энергетики США (ARPA-E) в рамках программы NEWTON. Лаборатории Джефферсона выделили более 8 миллионов долларов на два связанных направления: совершенствование сверхпроводящих полостей ускорителя (в частности, с использованием ниобий-оловянных материалов) и интеграцию всей системы.

Пока речь идёт о стадии интенсивных исследований и прототипирования — до промышленных установок ещё несколько лет. Но уже сейчас специалисты говорят о настоящей смене парадигмы: ядерные отходы перестают быть «вечной проблемой» и превращаются в дополнительный ресурс для углеродно-нейтральной энергетики.

Если технология подтвердит свою эффективность в реальных масштабах, это может стать одним из самых значимых шагов в развитии ядерной отрасли за последние десятилетия — чистая энергия плюс решение проблемы отходов в одном флаконе.