Akceleratory cząstek mogą przetworzyć niebezpieczne izotopy
Metoda, nad którą pracuje zespół badawczy projektu NEWTON, nazywa się systemem napędzanym akceleratorem (ADS). W dużym uproszczeniu chodzi o bombardowanie odpadów strumieniem neutronów, które są wytwarzane przez akcelerator cząstek. Neutrony oddziałują z najdłużej żyjącymi i najbardziej niebezpiecznymi izotopami, przekształcając je w pierwiastki o znacznie krótszym czasie rozpadu. Efekt jest potencjalnie rewolucyjny. Okres, przez który przerobione odpady muszą być izolowane, skraca się z przytłaczających 100 000 lat do symbolicznych 300. Co ważne, sam proces generuje też dużo ciepła, które da się zamienić na energię elektryczną.
Obietnica brzmi znakomicie, choć jej spełnienie zależy od pokonania technicznych barier. Program NEWTON finansuje prace nad dwoma kluczowymi elementami. Pierwszy to zwiększenie efektywności samych akceleratorów. Tradycyjne, nadprzewodzące urządzenia wymagają bardzo drogich, kriogenicznych układów chłodzących. Naukowcy testują komponenty z czystego niobu pokrytego cyną, które mogłyby działać w wyższych temperaturach, pozwalając na zastosowanie tańszych, komercyjnych chłodziarek. Drugi projekt dotyczy źródła zasilania dla akceleratora. Inżynierowie adaptują zwykłe magnetrony, znane z kuchenek mikrofalowych, by dostarczały ogromną moc rzędu 10 megawatów. Tutaj wyzwaniem jest niezwykła precyzja, wszak częstotliwość tej energii musi idealnie trafić w rezonans wnęki akceleratora, wynoszący 805 megaherców. Nawet drobne odchylenie powoduje, iż cały system nie działa.
Celem jest przerobienie amerykańskich zapasów w ciągu 30 lat
Ostatecznym celem programu jest ambitny plan: przetworzenie całego komercyjnego zapasu zużytego paliwa jądrowego w USA w ciągu najbliższych 30 lat. Gdyby się to udało, zamknęłoby to trwającą od dekad polityczną i środowiskową debatę o lokalizacji stałych składowisk geologicznych, takich jak słynna Yucca Mountain. Kluczową rolę w przejściu od prototypu do praktycznego zastosowania ma odegrać współpraca z przemysłem. Jefferson Lab już teraz pracuje z firmami pokroju RadiaBeam czy General Atomics.
Czytaj też: Ta cząsteczka magazynuje energię przez lata. Sensacyjne odkrycie amerykańskich naukowców
Gdyby technologia ADS sprawdziła się w praktyce, mogłaby fundamentalnie zmienić postrzeganie energetyki jądrowej. Problem odpadów, będący jednym z najsilniejszych argumentów jej przeciwników, zostałby drastycznie zredukowany. Zamiast bezużytecznego i wiecznie niebezpiecznego skarbu, zużyte paliwo stałoby się surowcem do ponownego wykorzystania. To wizja, która – mimo wyzwań technicznych – nadaje dyskusji o atomie nowy, bardziej pragmatyczny wymiar.