Odpady jądrowe mogą stać się paliwem dla fuzji. Rewolucyjna metoda produkcji trytu

Tysiące ton radioaktywnych odpadów zgromadzonych w Stanach Zjednoczonych mogą okazać się nieoczekiwanym kluczem do rozwoju fuzji jądrowej. Fizyk z Los Alamos National Laboratory zaprezentował nowatorskie podejście, które pozwala przekształcić zużyte paliwo jądrowe w tryt – niezwykle rzadki izotop wodoru niezbędny do zasilania reaktorów fuzyjnych.

Problem niedoboru trytu hamuje rozwój fuzji jądrowej

Tryt to radioaktywna forma wodoru, która praktycznie nie występuje w naturze. Produkcja tego izotopu jest kosztowna i ograniczona, co stanowi poważną przeszkodę dla komercjalizacji fuzji jądrowej. Jego zasoby naturalnie zmniejszają się o 5,5% rocznie, co uniemożliwia długoterminowe magazynowanie, a instalacje fuzyjne wymagają stałego dostępu do świeżych dostaw tego paliwa.

Czytaj także: Radioaktywne odpady znikną w mgnieniu oka. Korzyści oferowanych przez nową technologię jest więcej

Obecnie Stany Zjednoczone nie dysponują stabilnym i przystępnym cenowo źródłem trytu. Koszt jednego kilograma tego izotopu sięga około 33 milionów dolarów, co w przeliczeniu daje astronomiczną kwotę około 120 milionów złotych. Tak wygórowane ceny sprawiają, że nawet najbardziej zaawansowane projekty fuzyjne zmagają się z poważnymi wyzwaniami ekonomicznymi.

Innowacyjna metoda Tarnowsky’ego wykorzystuje akceleratory cząstek

Terence Tarnowsky z Los Alamos National Laboratory zaproponował wykorzystanie akceleratorów cząstek do rozszczepiania atomów w zużytym paliwie jądrowym. Podstawowe założenia tego projektu nie są nowe, ale najnowsze postępy technologiczne mogą znacząco zwiększyć jego efektywność.

Metoda opiera się na bombardowaniu zużytego paliwa jądrowego wysokoenergetycznymi cząstkami w akceleratorze. Proces ten inicjuje serię reakcji jądrowych prowadzących do powstania trytu. Surowcem są odpady zawierające uran, pluton oraz produkty rozszczepienia takie jak stront i jod – izotopy, które mogą pozostawać radioaktywne przez setki milionów lat.

Wstępne obliczenia wskazują na imponujące możliwości systemu. Instalacja wykorzystująca 1 gigawat energii mogłaby produkować rocznie 2 kilogramy trytu. Taka ilość paliwa wystarczyłaby do zasilania dziesiątek tysięcy amerykańskich gospodarstw domowych przez cały rok, gdyby została wykorzystana w reaktorach fuzyjnych. Co więcej, nowa metoda może być ponad dziesięciokrotnie bardziej wydajna od dotychczasowych sposobów produkcji trytu przy identycznym zużyciu energii.

Podwójne korzyści. Wykorzystanie odpadów i produkcja czystej energii

Propozycja Tarnowsky’ego oferuje rozwiązanie dwóch problemów jednocześnie. Z jednej strony daje nowe zastosowanie dla tysięcy ton radioaktywnych odpadów, których przechowywanie jest kosztowne i potencjalnie szkodliwe dla środowiska. Z drugiej strony może dostarczyć paliwo niezbędne do rozwoju fuzji jądrowej.

Dotychczas zużyte paliwo jądrowe traktowano wyłącznie jako problem wymagający rozwiązania. Nowa technologia zmienia tę perspektywę, przekształcając odpady w cenny surowiec. Choć nie eliminuje to całkowicie problemu radioaktywnych odpadów, pozwala na ich częściowe wykorzystanie i zmniejszenie ilości materiału wymagającego długoterminowego składowania.

Dostęp do przystępnego cenowo trytu może stanowić przełom dla całej branży fuzyjnej. Obecnie wiele projektów boryka się nie tylko z wyzwaniami technologicznymi związanymi z osiągnięciem samopodtrzymującej się reakcji, ale także z astronomicznymi kosztami paliwa. Rozwiązanie problemu dostępności trytu przybliża fuzję jądrową do komercyjnego zastosowania.

Czytaj także: Europejscy naukowcy znaleźli sposób na odpady radioaktywne. Powstanie cenny surowiec

Technologia jest możliwa do wdrożenia już dziś i może oznaczać fundamentalną zmianę w podejściu do wykorzystania zużytego paliwa jądrowego, które obecnie jest własnością rządu amerykańskiego. Czasy się zmieniają, a to co jeszcze niedawno stanowiło problem, może stać się rozwiązaniem dla przyszłości energetyki.

Perspektywy i wyzwania

Przejście od koncepcji laboratoryjnej do przemysłowego wdrożenia zawsze wiąże się z licznymi wyzwaniami technicznymi i ekonomicznymi. Koszty budowy niezbędnej infrastruktury mogą być znaczne, a skalowanie procesu do poziomu komercyjnego wymaga czasu i dodatkowych inwestycji.

Niemniej jednak sama koncepcja wykorzystania odpadów jądrowych jako surowca do produkcji paliwa fuzyjnego stanowi interesujący kierunek rozwoju. Łączy w sobie elementy gospodarki o obiegu zamkniętym z zaawansowaną technologią jądrową, co w dłuższej perspektywie może przyczynić się do bardziej zrównoważonego wykorzystania zasobów energetycznych.