Επιστήμονες στις Ηνωμένες Πολιτείες αναπτύσσουν μια μέθοδο ανακύκλωσης πυρηνικών αποβλήτων για την παραγωγή τριτίου - μιας σπάνιας εκδοχής υδρογόνου που χρησιμεύει ως ένα από τα κύρια καύσιμα στην πυρηνική σύντηξη.
Η πυρηνική σύντηξη
Η πυρηνική σύντηξη είναι μια διαδικασία που συντήκει δύο άτομα για να απελευθερώσει θερμότητα η οποία μπορεί να ενεργοποιήσει γεννήτριες. Οι γεννήτριες θα εξασφαλίσουν την παροχή μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας που είναι σχεδόν χωρίς εκπομπές. Επομένως, θεωρητικά, θεωρείται ότι είναι μια από τις καθαρότερες μορφές ενέργειας.
Οι πυρηνικοί σταθμοί που λειτουργούν σήμερα βασίζονται στην πυρηνική σχάση, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας, αλλά παράγονται επίσης πολλά πυρηνικά απόβλητα που παραμένουν ραδιενεργά για χρόνια. Από την άλλη πλευρά, η διαδικασία πυρηνικής σύντηξης, η οποία παρέχει ενέργεια στα αστέρια στο σύμπαν, θα είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή πολύ λίγων ραδιενεργών αποβλήτων στο τέλος.
Παρασκευή τριτίου για αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης
Η διαδικασία θα απαιτούσε τη σύντηξη δευτερίου και τριτίου. Ενώ το πρώτο είναι άμεσα διαθέσιμο, οι ΗΠΑ έχουν επί του παρόντος έλλειψη τριτίου.
«Αυτή τη στιγμή, η αξία του εμπορικού τριτίου είναι περίπου 15 εκατομμύρια δολάρια ανά λίβρα, δηλαδή 33 εκατομμύρια δολάρια ανά κιλό, και οι ΗΠΑ δεν έχουν καμία εγχώρια δυνατότητα να το δημιουργήσουν», λέει ο Terence Tarnowsky, φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos (LANL).
Το τρίτιο βρίσκεται φυσικά στην ανώτερη ατμόσφαιρα και οι κύριοι εμπορικοί παραγωγοί του είναι οι αντιδραστήρες στον Καναδά. Σε δελτίο τύπου, ο Tarnowsky λέει ότι το τρέχον συνολικό απόθεμα τριτίου στον πλανήτη είναι περίπου 25 συν ή πλην 14 κιλά. 25 κιλά είναι αρκετές για να τροφοδοτήσουν περισσότερα από 500.000 σπίτια για έξι μήνες, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του. «Αυτό είναι περισσότερο από τις οικιστικές μονάδες στην Ουάσινγκτον.»
Τα πυρηνικά απόβλητα
Εν τω μεταξύ, οι ΗΠΑ έχουν χιλιάδες τόνους πυρηνικών αποβλήτων που παράγονται από εμπορικούς πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Αυτά περιέχουν υλικά υψηλής ραδιενέργειας, τα οποία απαιτούν ακριβή αποθήκευση για να διατηρηθούν ασφαλή.
Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες είδαν την ευκαιρία να αξιολογήσουν τη σκοπιμότητα χρήσης πυρηνικών αποβλήτων που εξακολουθούν να είναι ραδιενεργά για την παραγωγή πολύτιμου τριτίου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι τα πυρηνικά απόβλητα θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια καλή πηγή.
Οι προσομοιώσεις
Ο Tarnowsky διεξήγαγε πολλαπλές προσομοιώσεις σε υπολογιστή πιθανών αντιδραστήρων τριτίου για να αξιολογήσει την παραγωγή και την ενεργειακή απόδοση των σχεδίων. Τα σχέδια των προσομοιωμένων αντιδραστήρων χρησιμοποιούν έναν επιταχυντή σωματιδίων για να ξεκινήσουν αντιδράσεις διάσπασης ατόμων στα πυρηνικά απόβλητα.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις, αυτό το θεωρητικό σύστημα που λειτουργεί με 1 GW ενέργειας θα μπορούσε να παράγει περίπου 2 κιλά τριτίου ετησίως. Προβλέπει ότι ο σχεδιασμός θα παρήγαγε περισσότερο από 10 φορές περισσότερο τρίτιο από έναν αντιδραστήρα σύντηξης στην ίδια θερμική ισχύ.
Πολιορκία Μάχης
Το επόμενο σχέδιο είναι να δημιουργήσει ένα κόστος σε δολάρια για την παραγωγή τριτίου μόλις έχει πιο εξελιγμένους υπολογισμούς της απόδοσης του αντιδραστήρα. Οι προσομοιώσεις θα βελτιωθούν επίσης για να αξιολογηθεί με ακρίβεια η απόδοση και η ασφάλεια του σχεδιασμού του αντιδραστήρα.
Ο Tarnowsky σχεδιάζει επίσης να αναπτύξει νέο κώδικα για ένα μοντέλο που περιβάλλει τα πυρηνικά απόβλητα με τηγμένο άλας λιθίου, ένα καθιερωμένο σχέδιο για αντιδραστήρες με καύσιμο ουρανίου που έχει χρησιμοποιηθεί μόνο για επιστημονικά πειράματα.
«Οι ενεργειακές μεταβάσεις είναι μια δαπανηρή επιχείρηση και όποτε μπορείτε να τις κάνετε πιο εύκολες, θα πρέπει να προσπαθήσουμε», λέει ο Tarnowsky.
Υπάρχουν πολλές εταιρείες που επιδιώκουν αυτήν τη στιγμή την κατασκευή του πρώτου εμπορικού σταθμού πυρηνικής σύντηξης στις ΗΠΑ και παγκοσμίως. Εάν το σχέδιο δει το φως της δημοσιότητας, θα μπορούσε να παρέχει ενέργεια στους μελλοντικούς αντιδραστήρες σύντηξης και να διασφαλίσει μια ενεργειακή μετάβαση με λιγότερες εκπομπές.
Το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos και η Εθνική Διοίκηση Πυρηνικής Ασφάλειας έχουν χρηματοδοτήσει την έρευνα.
www.worldenergynews.gr
