Sposób na atomowe odpady
Fizycy z University of Texas w Austin opracowali nowy model reaktora jądrowego, który, gdy cały system zostanie już dopracowany, może znakomicie zredukować ilość odpadów powstających w elektrowniach atomowych.
Mike Kotschenreuther, badacz a uniwersyteckiego Institute for Fusion Studies (IFS) i Wydziału Fizyki, mówi: Opracowaliśmy niedrogi sposób na wykorzystanie fuzji jądrowej do niszczenia odpadów powstałych podczas reakcji rozszczepiania.
Energetyka jądrowa jest w czasie niezakłóconej pracy źródłem czystszej energii niż energia pozyskiwana z węgla. Największym problemem jest pozbywanie się odpadów. Obecnie są one przechowywane w formacjach geologicznych. Jednym z takich miejsc ma być np. Yucca Mountain w Newadzie. "Przechowalnia" zostanie otwarta w 2020 roku, a jej pojemność oszacowano na 77 000 ton odpadów. Jednak już w przyszłym roku ilość opadów z elektrowni jądrowych w USA przekroczy tę liczbę. Jako że energetyka jądrowa znowu zyskuje na popularności, można się spodziewać szybkiego wzrostu liczby odpadów, które wymagają specjalnego traktowania, gdyż są bardzo niebezpieczne dla środowiska naturalnego.
Fizycy z Teksasu zaproponowali hybrydowy reaktor jądrowy, będący połączeniem reaktora tradycyjnego i fuzyjnego.
Ich pomysł polega na zastosowaniu fuzyjnego (a więc działającego na zasadzie łączenia się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe) Compact Fusion Neutron Source (CFNS). Miałby on znajdować się wewnątrz tradycyjnego reaktora (działającego na zasadzie rozpadu cięższego jądra w lżejsze), napędzanego odpadami. Nadmiarowe neutrony z reakcji fuzyjnej podtrzymywałyby dodatkowo reakcję rozpadu, przyczyniając się do lepszego "wypalenia" odpadów.
Proces przetwarzania paliwa jądrowego składałby się więc z dwóch etapów. W pierwszym z nich paliwo napędzałoby tradycyjną elektrownię. Z elektrowni takich wychodzi około 25% pierwotnego wkładu, zawierającego wysoce radioaktywne i toksyczne odpady. Byłyby one następnie przewożone do reaktora hybrydowego, gdzie ulegałyby dalszemu zniszczeniu. Taki reaktor nie dość, że produkowałby energię, to byłby w stanie zredukować ilość radioaktywnych odpadów tak, że zostałoby ich tylko 1% pierwotnego wkładu do tradycyjnej elektrowni. Jedna hybrydowa elektrownia potrzebna byłaby do obsłużenia odpadów z 10-15 elektrowni tradycyjnych.
Naukowcy uważają, że ich system będzie tańszy od alternatywnych metod pozbywania się odpadów nuklearnych. Reaktor hybrydowy może być niewielkim urządzeniem o pojemności kilkunastu metrów sześciennych. Głównym problemem jest fakt, iż prace nad reaktorem fuzyjnym dopiero trwają. CFNS nie powstanie więc w najbliższym czasie.
Kluczowym elementem CFNS będzie wynalezione na tej samej uczelni urządzenie o nazwie Super X Divertor. Jego zadaniem jest zabezpieczenie CFNS przez zniszczeniem przez olbrzymią temperaturę, która powstaje wewnątrz reaktora fuzyjnego. Super X Divertor to rozwiązanie, które zyskało uznanie specjalistów i posiadacze kilku testowych reaktorów fuzyjnych chcą je wykorzystać w swoich urządzeniach.
Prashant Valanju z IFS mówi, że połączenie reaktora fuzyjnego z tradycyjnym to pomysł, który od dawna krąży w środowisku naukowym. Zawsze wiedziano, że fuzja jest przydatna przy produkcji neutronów, a rozpad - przy produkcji energii. Teraz udowodniliśmy, że można stworzyć efektywny niewielki reaktor fuzyjny.
Naukowcy, którzy pracowali nad nowym rodzajem reaktora, nie uważają go za rozwiązanie wszystkich problemów. Mają nadzieję, że dzięki niemu będziemy dysponowali czystszą energią atomową do czasu, aż nauczymy się korzystać z takich źródeł jak energia słoneczna czy energia fuzyjna. Hybryda, którą zaprojektowaliśmy, powinna być postrzegana jako technologia przejściowa - mówi Swadesh Mahajan.
Komentarze (4)
lucky_one, 31 stycznia 2009, 11:54
Znakomity pomysł
Miejmy nadzieję że w ciągu 10 lat dopracują tę technologię i będzie możliwa do wprowadzenia 
Ciekawe czy zamknie ona usta pseudoekologom i innym przeciwnikom energii jądrowej?
Może w końcu energia jądrowa stałaby się popularną, bezapelacyjnie najkorzystniejszą alternatywą 
mikroos, 31 stycznia 2009, 12:19
Zamknąć usta? Przeca za duża kasa idzie na to, żeby ciągle się te usta darły
inhet, 1 lutego 2009, 21:30
Trochę trwało, nim załapałem, o co im chodzi. Pomysł niegłupi, ale przecież nie działa jeszcze ani jeden reaktor fuzyjny... pierwszy ma ruszyć dopiero za kilka lat i to nie w USA, tylko w UE. Chyba że kowboje po cichu sami coś klecą? Nie mam jednak pojęcia, jak oni chcą wpakować tokamak do stosu jądrowego ???
Andrzej_Karon, 1 stycznia 2011, 11:44
Jest kilka sposobów na uzyskanie warunków umożliwiających zajście reakcji termojądrowych — nie tylko za pomocą tokamaka:
Wewnątrz Słońca i w innych gwiazdach plazma ma na tyle wysoką gęstość i temperaturę, że dochodzi do syntezy termojądrowej.
Niestety by zbudować nawet najmniejszą "sztuczną gwiazdę", trzeba by zgromadzić na to więcej materii, niż wynosi masa Ziemi!
Magnetyczne utrzymanie plazmy wykorzystuje się w: mających oddzielne zestawy cewek tokamakach (np. JET, budowany ITER) oraz w mających odpowiednio ukształtowane cewki stellaratorach (np. LHD, W7-X)
Sandia National Laboratories przeprowadza w Albuquerque następujący eksperyment: ogromny dysk o średnicy 33 m i wysokości 6 m jest rodzajem kondensatora, w środku którego znajduje się klatka 19×19 z 360 ultracienkich pręcików wolframu + kapsułka z paliwem termojądrowym.
Zgromadzony ładunek elektryczny kondensatora jest wyzwalany w ciągu kilku nanosekund w klatce; pręciki momentalnie wyparowują, powstała z nich plazma emituje duże ilości promieniowania X, które kompresuje kapsułkę aż do uzyskania zapłonu
W akceleratorach przyspiesza się deuter,który uderza w tarczę z wdyfundowanym deuterem (2-H) lub trytem (3-H), co powoduje emisję np.neutronów w wyniku reakcji:
2-H + 2-H → 3-H + p [ 4,0 MeV]
2-H + 2-H → 3-He + n [ 3,3 MeV]
2-H + 3-H → 4-He + n [17,6 MeV]
W IFJ PAN w Krakowie pracuje do celów naukowych tego typu generator neutronów oparty na reakcji deuteru i trytu...
Najbardziej IMHO prawdopodobną metodą fuzji termojądrowej w opisanym rektorze służącym do „spalacji” odpadów jądrowych, byłaby metoda polegająca na akceleracji cząstek.
Pozostałe metody wymagają na to zbyt dużych urządzeń, a na dodatek metody: inercyjna i Z-pinch są poza tym za mało wydajne...