Топливо для термоядерного синтеза предложили получать из ядерных отходов

Мировой спрос на электроэнергию стремительно растет – его стимулирует все, от электромобилей до искусственного интеллекта. Удовлетворение этой потребности за счет низкоуглеродных источников стало одной из главных задач столетия, и термоядерный синтез – реакция слияния атомов водорода с высвобождением огромного количества чистой энергии – считается одним из самых многообещающих решений.

Однако на пути к изобилию энергии при минимальном количестве радиоактивных отходов стоит серьезное препятствие – дефицит трития. Этот редкий изотоп водорода является критически важным топливом для большинства конструкций термоядерных реакторов. В природе он встречается лишь в следовых количествах, а мировые запасы, полученные в основном как побочный продукт канадских реакторов деления, не превышают нескольких десятков килограммов. При цене около 33 миллионов долларов за килограмм тритий остается одним из самых дорогих веществ на планете, и без надежных поставок развитие термоядерной энергетики может затянуться на десятилетия.

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) полагают, что ответ на этот вызов может скрываться в американских хранилищах ядерных отходов. Пока страна решает проблему утилизации тысяч тонн высокорадиоактивных материалов, физик Теренс Тарновски предложил смелую идею – превратить эту дорогостоящую и опасную проблему в ценный актив.

Концепция Тарновски заключается в использовании ускорителя частиц для бомбардировки ядерных отходов энергией. Это запускает контролируемую серию реакций, конечным продуктом которых становится тритий. В отличие от традиционных реакторов деления, где идут цепные реакции, ускоритель можно в любой момент выключить, что исключает риск неконтролируемых процессов и делает систему более безопасной.

Компьютерное моделирование показывает впечатляющие результаты. Установка мощностью один гигаватт – этого достаточно для обеспечения энергией около 800 000 домов – сможет производить примерно два килограмма трития в год. Такой объем сопоставим с совокупным производством всех реакторов в Канаде. Более того, по расчетам, этот метод может генерировать в десять раз больше трития, чем термоядерная установка того же размера произвела бы для собственных нужд.

Прежде чем симуляции станут реальностью, предстоит решить ряд инженерных задач, связанных с оценкой затрат, безопасности и масштабируемости. Один из рассматриваемых вариантов предполагает помещение ядерных отходов в расплавленную литиевую соль, которая выступит одновременно теплоносителем и барьером против извлечения оружейных материалов. Многие технологические блоки для такой системы уже существуют, но их никогда прежде не объединяли таким образом.

В случае успеха подход позволит решить сразу две проблемы: снизить бремя хранения ядерных отходов и обеспечить топливом термоядерную энергетику. Эта идея переосмысливает саму суть отходов, превращая их из опасного побочного продукта в ценный ресурс для глобального перехода к чистой энергии. Превращение отходов в топливо способно сократить затраты, уменьшить риски и приблизить мечту о безграничной и безопасной энергии.