Специалисты Национальной лаборатории им. Томаса Джефферсона (Jefferson Lab, США) ведут разработку двух амбициозных проектов по модернизации ускорительных комплексов. Их цель — внедрение технологий трансмутации ядерных отходов и генерация избыточной электроэнергии. Инициатива, получившая поддержку в рамках программы NEWTON от Министерства энергетики США, предлагает инновационный взгляд на отработанное ядерное топливо, превращая его из опасного балласта в перспективный энергетический актив.
В основе концепции ADS (систем, управляемых ускорителем) лежит бомбардировка мишени потоком высокоэнергетических протонов, вызывающая процесс спалляции (скалывания). Выделяющиеся при этом нейтроны воздействуют на долгоживущие изотопы, входящие в состав отходов, и преобразуют их в менее стабильные или безопасные элементы. Это позволяет нейтрализовать наиболее токсичные компоненты, сокращая необходимый период захоронения радиоактивных материалов с колоссальных 100 000 лет до приемлемых 300 лет.
Параллельно с дезактивацией система вырабатывает значительные объемы тепловой энергии, которую можно трансформировать в электричество для подачи в общую сеть. Данная технология обеспечивает двойной эффект: радикальное снижение радиационной нагрузки на экосистему и получение чистой энергии из вторичного сырья.
Чтобы сделать технологию экономически привлекательной, Jefferson Lab решает задачи по увеличению КПД ускорителей и обеспечению требуемой мощности. Вместо применения дорогостоящих и сложных криогенных систем исследователи используют сверхпроводящее покрытие из сплава ниобия и олова. Оно позволяет установкам функционировать при более высоких температурах, используя стандартные коммерческие холодильные агрегаты. Кроме того, создаются прецизионные резонаторы, оптимизирующие процесс генерации нейтронов.
Второй вектор исследований направлен на модернизацию систем питания: команда адаптирует промышленные магнетроны (принцип работы которых схож с бытовыми СВЧ-печами) для достижения мощности в 10 МВт на частоте 805 МГц. В тесном взаимодействии с представителями индустрии разрабатываются прототипы, нацеленные на работу с максимальной энергетической отдачей.
Стратегическая цель программы NEWTON — полная переработка всех накопленных коммерческих запасов ядерного топлива в США в течение ближайших трех десятилетий. Масштабирование этой технологии и её вывод на промышленный уровень открывают качественно новые горизонты для развития «зеленой» энергетики и решения глобальных экологических задач.
Источник: iXBT
