Активные исследования в области термоядерного синтеза, потенциально способного обеспечить чистую и эффективную энергию, продолжаются во всем мире. Однако, реализация этой технологии сталкивается с существенными трудностями, в частности, с нехваткой трития – необходимого элемента для протекания реакции синтеза. Теренс Тарновский, физик-ядерщик из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, представит свое решение этой проблемы, поделившись планом на предстоящей конференции ACS Fall 2025, которая пройдет на следующей неделе.
Использование отработанного ядерного топлива – тысяч тонн радиоактивных отходов, которые хранятся в специальных хранилищах по всей Америке и требуют сотен миллионов долларов ежегодных затрат на обслуживание – является ключевым моментом. Тарновский считает, что эти отходы содержат огромный и неиспользованный запас сырья, подходящего для производства трития.
В работающем термоядерном реакторе происходит слияние трития и дейтерия – двух лёгких изотопов водорода, что приводит к высвобождению колоссального количества энергии. В отличие от существующих атомных электростанций, использующих деление тяжёлых атомов, таких как уран, и производящих долгоживущие радиоактивные отходы, термоядерный синтез предполагает создание гораздо более экологичного энергетического цикла. Тем не менее, мировые резервы трития весьма скромны – их объём составляет всего несколько десятков килограммов, и эти запасы постоянно уменьшаются в процессе проведения экспериментов.
Тарновский предлагает использовать ускоритель частиц для запуска распада ядер урана и плутония, содержащихся в отработанном ядерном топливе. В ходе этого процесса произойдут нейтронные всплески и другие ядерные превращения, в результате которых будут формироваться атомы трития. Чтобы защититься от вредного излучения, отходы будут покрыты слоем расплавленного литиевого раствора.
По оценкам учёного, предлагаемый метод способен генерировать тритий в количестве, превышающем в десять раз и более, по сравнению с термоядерным реактором аналогичной тепловой мощности. Тем не менее, для воплощения этого проекта в жизнь потребуются существенные финансовые вложения как со стороны государства, так и от частных инвесторов. Тарновский акцентирует внимание на том, что разработка подобной системы – это задача, требующая стратегического планирования, исключающего поспешные действия и наличие альтернативных решений. Затягивание сроков реализации проекта лишь обострит существующую проблему, учитывая постоянное увеличение объёмов отработанного ядерного топлива (около 2000 тонн ежегодно).
По мнению Тарновского, десять лет назад подобные инициативы вызвали бы гораздо меньший отклик из-за опасений, связанных с ядерной энергетикой. В настоящее время ситуация претерпела изменения, и идея использования ядерных отходов для получения трития вызывает больше поддержки, что вселяет надежду на прогресс в области термоядерной энергетики и на переключение к экологически чистым источникам энергии.