افت ۹۹ درصدی عمر زباله‌های هسته‌ای با شتاب‌دهنده ذرات_آفتاب وطن

نگهداری زباله‌های هسته‌ای که تا صدها هزار سال رادیواکتیو باقی می‌همانند، یکی از بزرگ‌ترین مسائل زیست‌محیطی جهان است. اما محققان آزمایشگاه شتاب‌دهنده توماس جفرسون (وابسته به وزارت انرژی آمریکا) فناوری جدیدی را گسترش داده‌اند. آنها تصمیم دارند با منفعت گیری از سیستم‌های شتاب‌دهنده ذرات، زباله‌های هسته‌ای را به یک منبع سوخت قابل‌بازیافت تبدیل کنند و از حرارت آنها برای تشکیل برق پاک (بدون کربن) منفعت ببرند.

فناوری تازه «سیستم‌های مبتنی‌بر شتاب‌دهنده» (ADS) نام دارد؛ در این فناوری شتاب‌دهنده ذرات یک پرتو قوی از پروتون‌ها را به سمت ماده‌ای همانند جیوه مایع پرتاب می‌کند. برخورد این ذرات علتآزادشدن 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 تحول ساختار اتمی آنها، این مواد را می‌سوزانند. «رونگلی گنگ» (Rongli Geng)، محقق مهم این پروژه‌ها، توضیح می‌دهد که سوخت هسته‌ای عادی نزدیک به ۱۰۰ هزار سال خطرناک باقی می‌ماند، اما این فناوری زمان ذخیره‌سازی و خطر رادیواکتیو آن را به تنها ۳۰۰ سال افت می‌دهد (۹۹.۷ درصد). علاوه‌براین، فرایند مذکور گرمای قابل‌توجهی تشکیل می‌کند که شبکه برق می‌تواند از آن برای فراهم انرژی خانه‌ها منفعت گیری کند.

افت عمر زباله‌های هسته‌ای با شتاب‌دهنده ذرات

برای این که سیستم ADS از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه شود، آزمایشگاه جفرسون باید بازدهی دستگاه‌ها را افزایش و هزینه‌ها را افت دهد. شتاب‌دهنده‌های سنتی برای رسیدن به دمای ابررسانایی، به سیستم‌های خنک‌کننده زیاد بزرگ و گران‌قیمت نیاز دارند.

محققان محفظه‌های شتاب‌دهنده از جنس فلز نیوبیوم خالص را با قلع می‌پوشانند. این ترکیب تازه (نیوبیوم-قلع) به محفظه‌ها امکان می‌دهد تا در دماهای بالاتری کار کنند و نیاز به تأسیسات برودتی بزرگ را از بین می‌برند. این چنین محققان با همکاری شرکت RadiaBeam و آزمایشگاه ملی Oak Ridge درحال طراحی نوع پیچیده‌تری از محفظه‌ها می باشند که بازدهی آزادسازی نوترون‌ها را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد.

مقصد 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 جاری آنها ترقی این فناوری از مرحله آزمایشگاهی به سطحی است که بتواند کاربردهای صنعتی را در دنیای واقعی پوشش دهد.