Ядерные отходы станут источником дефицитного трития для термоядерных реакторов

[Ippolitovich]

Проблеме критической нехватки топлива для термоядерных реакторов, возможно, нашли парадоксальное решение — его можно производить из ядерных отходов, которые образуются в традиционных реакторах деления. Это решение предложил физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) Теренс Тарновски (Terence Tarnowsky). Если термоядерная энергетика заработает в промышленных масштабах, произойдёт революция: человечество будет обеспечено практически неограниченным источником энергии. Но есть одна проблема, решить которую пока не удалось. В ядерных реакторах производится расщепление тяжёлых атомов, таких как уран и плутоний, а в термоядерных происходит слияние атомов водорода с образованием гелия. Сложность в том, что разрабатываемые учёными термоядерные реакторы работают не на обычном водороде, а на его тяжёлых изотопах — дейтерии и тритии. Дейтерий встречается относительно редко, но его запасы исчисляются триллионами тонн, а вот запасы куда более редкого трития составляют всего 25 ± 14 кг при цене $33 млн за 1 кг.

 

 

Для обеспечения энергией одного миллиона домов в США, по подсчётам, потребуется 14,61 кг трития в год, а значит, мировых запасов для полномасштабного запуска энергетики нового поколения точно не хватит. Как ни странно, это не было бы проблемой, если бы термоядерные реакторы уже массово использовались — избыток энергии можно было бы направить на производство трития. Но за их отсутствием требуются другие решения.

Одно из них предложил Теренс Тарновски. Он считает возможным использовать в качестве источника трития тысячи тонн отходов из традиционных ядерных реакторов деления. Отходы, в том числе уран, плутоний и другие радиоактивные элементы, помещаются в расплавленную литиевую соль и подвергаются бомбардировке высокоэнергетическими частицами из ускорителя. Инициируется серия ядерных процессов, в ходе которых атомы составляющих ядерные отходы веществ расщепляются и происходит выброс нейтронов. Эти нейтроны попадают в литиевую соль, и литий, поглощая их, превращается в ценный тритий. Данный способ добычи редкого вещества представляется безопасным, поскольку ядерная реакция происходит только при включении ускорителя.

Этот процесс Тарновски охарактеризовал как высокоэффективный: предложенный им реактор мощностью 1 ГВт за год сможет произвести тритий в количестве, достаточном для подачи энергии в 800 000 домов — в десять раз больше, чем мог бы произвести термоядерный реактор той же тепловой мощности.