نگهداری زبالههای هستهای که تا صدها هزار سال رادیواکتیو باقی میمانند، یکی از بزرگترین مسائل زیستمحیطی جهان است. اما محققان آزمایشگاه شتابدهنده توماس جفرسون (وابسته به وزارت انرژی آمریکا) فناوری جدیدی را توسعه دادهاند. آنها قصد دارند با استفاده از سیستمهای شتابدهنده ذرات، زبالههای هستهای را به یک منبع سوخت قابلبازیافت تبدیل کنند و از حرارت آنها برای تولید برق پاک (بدون کربن) بهره ببرند.
فناوری جدید «سیستمهای مبتنیبر شتابدهنده» (ADS) نام دارد؛ در این فناوری شتابدهنده ذرات یک پرتو قدرتمند از پروتونها را به سمت مادهای مانند جیوه مایع پرتاب میکند. برخورد این ذرات باعث آزادشدن نوترونها میشود. سپس محققان این نوترونها را به سمت محفظههای حاوی سوخت هستهای مصرفشده هدایت میکنند.
نوترونها با خطرناکترین اجزای زبالهها برخورد میکنند و با تغییر ساختار اتمی آنها، این مواد را میسوزانند. «رونگلی گنگ» (Rongli Geng)، محقق اصلی این پروژهها، توضیح میدهد که سوخت هستهای عادی حدود ۱۰۰ هزار سال خطرناک باقی میماند، اما این فناوری زمان ثبتسازی و خطر رادیواکتیو آن را به تنها ۳۰۰ سال کاهش میدهد (۹۹.۷ درصد). علاوهبراین، فرایند مذکور گرمای قابلتوجهی تولید میکند که شبکه برق میتواند از آن برای تأمین انرژی خانهها استفاده کند.
کاهش عمر زبالههای هستهای با شتابدهنده ذرات
برای اینکه سیستم ADS از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه شود، آزمایشگاه جفرسون باید بازدهی دستگاهها را افزایش و هزینهها را کاهش دهد. شتابدهندههای سنتی برای رسیدن به دمای ابررسانایی، به سیستمهای خنککننده بسیار بزرگ و گرانقیمت نیاز دارند.
محققان محفظههای شتابدهنده از جنس فلز نیوبیوم خالص را با قلع میپوشانند. این ترکیب جدید (نیوبیوم-قلع) به محفظهها امکان میدهد تا در دماهای بالاتری کار کنند و نیاز به تأسیسات برودتی بزرگ را از بین میبرند. نیز محققان با همکاری شرکت RadiaBeam و آزمایشگاه ملی Oak Ridge درحال طراحی نوع پیچیدهتری از محفظهها هستند که بازدهی آزادسازی نوترونها را به شکل چشمگیری افزایش میدهد.
هدف نهایی این است که با تجاریسازی سریع این دستاوردها، آمریکا بتواند کل ذخایر سوخت هستهای تجاری مصرفشده خود را طی ۳۰ سال آینده بازیافت کند. محققان میگویند که چالش فعلی آنها ارتقای این فناوری از مرحله آزمایشگاهی به سطحی است که بتواند یوزردهای صنعتی را در دنیای واقعی پوشش دهد.
