کشف راهکار برای بزرگترین چالش انرژی جهان / زباله‌های هسته‌ای، سوخت آینده را تأمین می‌کنند؟

به گزارش Business News ، یکی از بزرگترین چالش های جهان امروز تأمین انرژی پاک و پایدار برای آینده است. در حالی که تغییرات آب و هوایی و آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی هر روز تشدید می شود ، دیدگاه دانشمندان بر انرژی جایگزین متمرکز شده است. در این میان ، همجوشی هسته ای یک منبع انرژی بالقوه بی پایان و تمیز است. فرایندی که مانند خورشید با ترکیب اتم ها انرژی تولید می کند. اما اجرای این فناوری در مقیاس تجاری به یکی از سوخت های اصلی آن یعنی Tritium نیاز دارد. دانشمندان آمریکایی اکنون روشی نوآورانه ارائه داده اند: بازیافت زباله های هسته ای برای تولید این سوخت نادر و با ارزش.

بازیافت زباله های هسته ای برای تولید تریتیوم

دانشمندان در ایالات متحده در حال کار بر روی طرحی هستند که زباله های هسته ای رادیواکتیو را به منبع تریتیوم ، یکی از ایزوتوپهای هیدروژن نادر تبدیل می کند. تریتیوم ، همراه با دوروتیم ، ماده اصلی همجوشی هسته ای است. فرآیندی که می تواند مقادیر عظیمی از انرژی ایجاد کند و تقریباً هیچ گاز گلخانه ای را ساطع نکند.

بر خلاف شکافت هسته ای که امروزه در نیروگاه های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد و بسیاری از زباله های خطرناک را به جا می گذارد ، همجوشی هسته ای به طور بالقوه پاک تر است. اما چالش بزرگ کمبود شدید Trithium است.

“در نکته نگران کننده این است که ایالات متحده توانایی داخلی برای تولید این سوخت ندارد.”

کمبود جهانی Trithium

براساس داده ها ، کل موجودات Trithium در جهان فقط در حدود 5 کیلوگرم است. تعداد بسیار کمی که فقط می تواند انرژی لازم برای 6000 خانه را به مدت شش ماه تأمین کند. این حتی کمتر از تعداد واحدهای مسکونی در واشنگتن دی سی است.
در حال حاضر ، کانادا تنها تولید کننده اصلی تجارت Teritium است ، اما تولید آن تقاضای فزاینده ای برای پروژه های فیوژن ندارد.

زباله های هسته ای ؛ فرصتی برای تبدیل بحران به فرصت

ایالات متحده هزاران زباله هسته ای انباشته شده دارد که نیاز به هزینه و ذخیره سازی زیادی دارد. دانشمندان اکنون به این نتیجه رسیده اند که همان زباله های رادیواکتیو را می توان به منبع تریتیوم تبدیل کرد.

برای کشف این ایده ، چندین شبیه سازی رایانه ای از طرح های راکتور احتمالی ساخته شده است. در این شبیه سازی ها ، از یک شتاب دهنده ذرات برای شروع واکنش های شکافت در زباله های هسته ای استفاده شد. شکافت اتمها نوترون ها را آزاد می کند و این نوترون ها پس از مجموعه ای از واکنش های زنجیره ای منجر به تولید تریتیوم می شوند.

ویژگی مهم این طرح این است که شتاب دهنده واکنش کنترل را امکان پذیر می کند. به عبارت دیگر ، اپراتورها می توانند روند کار را با خیال راحت روشن یا خاموش کنند ، که بسیار قابل اطمینان تر از واکنش های زنجیره ای در واکنش های شکافت معمولی است.

ظرفیت تولید تریتیوم در این پروژه

براساس برآوردهای اولیه ، یک راکتور تست 2GW قادر به تولید سالانه 5 کیلوگرم تریتیوم است. این مقدار بیش از 5 برابر بیشتر از تولید یک راکتور فیوژن با قدرت حرارتی مشابه است.

مرحله بعدی محاسبه دقیق هزینه های مالی این پروژه و بهینه سازی کارآیی تولید است. شبیه سازی های جدید نیز برای ارزیابی ایمنی و کارآیی راکتور انجام خواهد شد. یکی از ایده های پیشرفته محفظه زباله های هسته ای به نمک لیتیوم مذاب است. روشی که قبلاً در راکتورهای تحقیقات سوخت اورانیوم استفاده می شد.

چشم انداز آینده

طبق IE ، تارنوفسکی تأکید می کند: “انتقال انرژی یک روند پرهزینه است و ما باید هر زمان که می توان از آن حرکت کرد ، حرکت کنیم.” اگر این روش به مرحله اجرایی برسد ، نه تنها مشکل کمبود تریتیوم برطرف می شود ، بلکه بخش بزرگی از زباله های هسته ای موجود به روشی مفید بازیافت می شود.

این تحقیق با حمایت مالی آزمایشگاه ملی آزمایشگاه و بخش ملی امنیت هسته ای انجام شده است و نتایج قرار است در اجلاس پاییز شیمی آمریکا (ACS) ارائه شود که از 1-8 اوت برگزار می شود.

همجوشی هسته ای به عنوان آینده انرژی پاک جهان در نظر گرفته می شود ، اما دستیابی به آن بدون تریتیوم تقریباً غیرممکن است. روش ابتکاری بازیافت زباله های هسته ای برای تولید این سوخت کمیاب می تواند تغییر عمده ای در صنعت انرژی ایجاد کند. این رویکرد نه تنها بحران بحران را از بین می برد ، بلکه به مدیریت یکی از گرانترین مشکلات ، ذخیره زباله های رادیواکتیو نیز کمک می کند. در صورت موفقیت ، این پروژه می تواند راه را برای اولین نیروگاه های تجاری همجوشی هموار کند و جهان را به آینده ای به آینده ای تمیز و پایدار نزدیک کند.