Πυρηνικά απόβλητα ως καύσιμο: Το κλειδί για απεριόριστη καθαρή ενέργεια

Η αξιοποίηση των πυρηνικών αποβλήτων για την παραγωγή ενέργειας φαντάζει σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο φυσικοί από το Εργαστήριο του Λος Άλαμος υποστηρίζουν ότι είναι εφικτή με την υπάρχουσα τεχνολογία και προσφέρει μια καθαρότερη εναλλακτική από τα ορυκτά καύσιμα.

Στη μελέτη που παρουσιάστηκε στο  American Chemical Society (ACS) οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι τα επικίνδυνα κατάλοιπα των πυρηνικών αντιδραστήρων σχάσης είναι πηγή  ενός σπάνιου ραδιενεργού στοιχείου (ισοτόπου), απαραίτητου για τη λειτουργία της πυρηνικής σύντηξης. Αν η ιδέα τους εφαρμοστεί, θα ανοίξει ο δρόμος για μια νέα εποχή σχεδόν ανεξάντλητης και καθαρής ενέργειας.

Η σπάνια πρώτη ύλη που λείπει από τη σύντηξη

Η πυρηνική σύντηξη θεωρείται το «ιερό δισκοπότηρο» της ενέργειας, αφού  μέσω αυτής παράγεται ανεξάντλητη θερμότητα και μάλιστα  χωρίς τις εκπομπές που χαρακτηρίζουν τα ορυκτά καύσιμα. Μία από τις πιο υποσχόμενες αντιδράσεις σύντηξης προϋποθέτει τη χρήση δευτερίου και τριτίου, δύο ισοτόπων του υδρογόνου. Το πρόβλημα είναι ότι το τρίτιο δεν βρίσκεται άφθονο στη φύση και η παραγωγή του είναι ακριβή και περιορισμένη. Έτσι, ακόμη κι αν λυθεί το τεχνικό ζήτημα της ανάφλεξης μεγάλης κλίμακας, η έλλειψη καυσίμου αποτελεί βασικό εμπόδιο για την εμπορική αξιοποίηση της σύντηξης.

Πώς τα απόβλητα γίνονται καύσιμο

Όπως διαβάζουμε στο Live Science, σήμερα, τα πυρηνικά εργοστάσια βασίζονται στη σχάση ατόμων ουρανίου ή πλουτωνίου, διαδικασία που αφήνει πίσω της τεράστιες ποσότητες ραδιενεργών αποβλήτων. Τα κατάλοιπα αυτά απαιτούν χιλιάδες χρόνια για να αποσυντεθούν, καθιστώντας τη διαχείρισή τους ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα της πυρηνικής βιομηχανίας. Οι ερευνητές αποσκοπούν στο να αξιοποιηθεί αυτό ακριβώς το φορτίο: με τη βοήθεια επιταχυντών σωματιδίων, τα απόβλητα μπορούν να μετατραπούν μέσα από διαδοχικές αντιδράσεις σε τρίτιο. Έτσι, αντί να στοιβάζονται επικίνδυνες ποσότητες σε αποθήκες, θα παραχθεί το καύσιμο που χρειάζονται οι μελλοντικοί αντιδραστήρες σύντηξης.

Η μέθοδος αυτή δεν εξαλείφει τα απόβλητα, αφού το τελικό προϊόν παραμένει επικίνδυνο, ωστόσο υλικά που σήμερα θεωρούνται βάρος θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν. Σύμφωνα με υπολογισμούς, ένα σύστημα ισχύος ενός γιγαβάτ θα μπορούσε να παράγει περίπου δύο κιλά τριτίου τον χρόνο. Η ποσότητα αυτή, αν αξιοποιηθεί στη σύντηξη, θα μπορούσε να τροφοδοτήσει δεκάδες χιλιάδες νοικοκυριά. Επιπλέον, η απόδοση αυτής της μεθόδου εκτιμάται ότι θα είναι έως και δέκα φορές μεγαλύτερη σε σχέση με άλλες προσεγγίσεις παραγωγής τριτίου, με το ίδιο ενεργειακό κόστος.

Οι συνθήκες πιο ώριμες από ποτέ

Παρά τη φιλόδοξη προοπτική, υπάρχουν ακόμη πολλά τεχνικά και οικονομικά ζητήματα που πρέπει να ξεπεραστούν. Το τρίτιο είναι ασταθές και χάνει γρήγορα τη ραδιενέργειά του, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορεί να αποθηκευτεί μαζικά για τις επόμενες δεκαετίες. Παράλληλα, το κόστος του στην αγορά παραμένει εξαιρετικά υψηλό, περίπου 33 εκατομμύρια δολάρια το κιλό, γεγονός που περιορίζει κάθε σχέδιο μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, η ιδέα να μετατραπεί ένα προβληματικό κατάλοιπο σε πολύτιμη πρώτη ύλη φαίνεται να βρίσκει υποστήριξη, καθώς θα μπορούσε να εξοικονομήσει τεράστια ποσά και να περιορίσει την ανάγκη διαρκούς αποθήκευσης επικίνδυνων υλικών.

Οι ίδιοι οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι η πρόταση βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο και απαιτείται λεπτομερής σχεδιασμός προτού προχωρήσει σε πιλοτική εφαρμογή. Παρ’ όλα αυτά, εκτιμούν ότι η εποχή μας είναι ώριμη για μια τέτοια ιδέα. Η κοινωνία δείχνει μεγαλύτερη αποδοχή στην πυρηνική ενέργεια σε σχέση με τις προηγούμενες δεκαετίες. Σήμερα, με την κλιματική κρίση να πιέζει για εναλλακτικές λύσεις, η ιδέα να αντληθεί ενέργεια από τα ίδια τα πυρηνικά απόβλητα ίσως αποδειχθεί η ανατροπή που χρειάζεται το ενεργειακό μας μέλλον.