По сообщениям World Nuclear Association, американские ускорители частиц превращают ядерные отходы в электроэнергию, сокращая срок жизни радиоактивных веществ на 99,7%.

Картинка с сайта JLab

Исследователи из Национального ускорительного центра имени Томаса Джефферсона (англ. - Thomas Jefferson National Accelerator Facility или Jefferson Lab, JLab) разрабатывают системы, работающие на основе ускорителей (Accelerator-Driven Systems - ADS), которые используют высокоэнергетические пучки протонов для преобразования долгоживущих ядерных отходов в более короткоживущие изотопы. Этот процесс также генерирует значительное количество тепла, которое можно использовать для производства дополнительной электроэнергии для энергосистемы. Проекты поддерживаются грантами в размере 8,17 млн ​​долларов США от программы NEWTON (Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now) Министерства энергетики США.

Из отчета:

Исследователи разрабатывают технологию ADS. Эта система использует ускоритель частиц для обстрела мишени (например, жидкой ртути) высокоэнергетическими протонами, запуская процесс, называемый «расщеплением». Это высвобождает поток нейтронов, которые взаимодействуют с нежелательными долгоживущими изотопами в ядерных отходах. Технология позволяет эффективно «сжигать» наиболее опасные компоненты отходов путем трансмутации этих элементов. В то время как необработанное топливо остается опасным примерно 100 000 лет, разделение и переработка с помощью ADS могут сократить этот период всего до 300 лет.

Чтобы сделать ADS экономически целесообразным, лаборатория Джефферсона решает две основные технические проблемы: эффективность и энергопотребление. Традиционные ускорители частиц требуют массивных и дорогостоящих криогенных систем охлаждения для достижения сверхпроводящих температур. Лаборатория Джефферсона разрабатывает более экономичный подход, покрывая внутреннюю поверхность полостей из чистого ниобия оловом. Эти ниобиево-оловянные полости могут работать при более высоких температурах, что позволяет использовать стандартные коммерческие охлаждающие установки вместо специализированных крупномасштабных криогенных установок. Команда также разрабатывает спицевые полости — сложную конструкцию, предназначенную для повышения эффективности расщепления нейтронов.

Второй проект посвящен источнику питания пучка. Исследователи адаптируют магнетрон — тот же компонент, который используется в микроволновых печах, — для обеспечения мощности в 10 мегаватт, необходимой для работы ADS. Основная проблема заключается в том, что частота энергии должна точно соответствовать частоте ускорительного резонатора — 805 мегагерц. В сотрудничестве со Stellant Systems исследователи разрабатывают прототипы усовершенствованных магнетронов, которые можно комбинировать для достижения необходимых высоких пороговых значений мощности с максимальной эффективностью. Программа NEWTON направлена ​​на обеспечение возможности переработки всего коммерческого ядерного топлива США в течение следующих 30 лет.