США вложили деньги в разработку компактного ускорителя, который сможет превращать ядерные отходы в менее опасные вещества. Лаборатории Аргонн и Фермилаб получили 3,2 млн долларов от Министерства энергетики. Ученые хотят заменить громоздкую технику размером с крупный внедорожник на устройство, которое по габаритам как банка кофе.
В основе конструкции лежат особые сверхпроводящие камеры. Раньше их делали из чистого ниобия — дорогого металла, требующего мощного охлаждения. Теперь вместо этого используется тонкий слой ниобий-трисвинца, нанесенный на внутреннюю поверхность. Благодаря бюджетной замене снижается расход жидкого гелия и уменьшаются размеры установки.
Охлаждать систему будут десятки небольших модулей — каждый примерно на 10 Вт. Эти устройства разместят вдоль ускорителя. Если один выйдет из строя, другие продолжат работу. Так конструкция станет более устойчивой к сбоям.
Когда пучок протонов попадает в мишень из тяжелых металлов вроде свинца, оттуда вылетают нейтроны. Последние вступают в реакцию с радиоактивными элементами и ускоряют их распад. В итоге создается материал, который гораздо быстрее теряет свою активность и не требует долгого хранения.
В стране скопилось свыше 90 тыс. т отработанного топлива. Сейчас его просто складывают в специально построенных хранилищах — это дорого и небезопасно. Новый ускоритель можно будет разместить прямо рядом с АЭС и обрабатывать отходы на месте, не перевозя их через полстраны. Есть и сложности. Материал покрытия нелегко равномерно нанести на сложную форму камеры. Инженеры Фермилаба пытаются усовершенствовать метод «испарительной диффузии», чтобы тонкое напыление легло без пропусков. Это важно — от качества покрытия зависит работа всей системы.
За счет распределенного охлаждения ускоритель способен работать почти без остановок. Сейчас поломка холодильной установки может парализовать процесс. С новой схемой этого не произойдет — она более надежна и проще в обслуживании.
Разработка рассчитана на несколько десятилетий. Если все получится, первые мини-ускорители появятся на предприятиях уже в ближайшие годы. Тогда человечество спокойно обойдется без громоздких хранилищ и упростит себе весь процесс утилизации отходов. Проект поддержан программой ARPA-E, которая финансирует перспективные технологии для безопасной переработки топлива. Власти надеются, что ресайклинг станет выгодным и сократит зависимость от долгосрочного хранения.
Ранее мы писали о том, что Китай делает ставку на огромный реактор в форме буквы X в гонке с США.
