Благодаря достаточно большому количеству ядерных электростанций во всем мире проблема с ядерными отходами становится с каждым днем все острее и острее. Эти отходы требуется хранить в специальных защищенных хранилищах в течение многих сотен и даже тысяч лет, прежде чем они превратятся в безопасный материал. И эта задача является достаточно сложной задачей даже для технически развитой цивилизации, такой, как человечество. Для снижения остроты проблемы ядерных отходов компания Hitachi, совместно с учеными из Массачусетского технологического института, Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли, работает над проектом реактора нового типа, который в качестве топлива сможет использовать трансурановые ядерные отходы, оставляя после своей работы лишь отходы, состоящие из короткоживущих радиоактивных изотопов.
Достаточно распространенным мнением, сформированным в основном недоброкачественным кинематографом, является то, что радиоактивные отходы представляют собой тягучую и липкую жидкость, сильно светящуюся мертвенно-зеленым светом. В действительности же, ядерные отходы - это в большинстве твердый или немного пластичный материал, содержащий радиоактивные элементы и изотопы с атомными числами более 92, которые вырабатывают не очень сильное радиоактивное излучение в течение очень длительного времени. Элементы, вырабатывающие сильное радиоактивное излучение, сжигают себя очень быстро, в течение минут, а иногда и даже секунд времени.
Такие слаборадиоактивные элементы, как плутоний, имеют период полураспада, измеряющийся десятками, сотнями тысяч и даже миллионами лет. Такая длительность существования этих элементов делает проблему их долгосрочного хранения достаточно сложной для тех стран, которые не занимаются добычей трансурановых элементов из отходов или не перерабатывают эти отходы в специальных реакторах на быстрых нейтронах (fast-breeder reactors).
То, что пытается сейчас разработать компания Hitachi и ее партнеры, станет реактором следующего поколения, который сможет извлекать энергию, перерабатывая слаборадиоактивные трансурановые элементы ядерных отходов в сильнорадиоактивные элементы с временем жизни около 100 лет. Создание такого реактора является далеко не новой идеей, в конструкциях некоторых из существующих реакторов уже используются модули, которые позволяют заменять некоторую часть используемого топлива ядерными отходами. То, что выделяет разработки компании Hitachi из общего ряда, это то, что они работают над проектом нового реактора типа RBWR (Resource-renewable Boiling Water Reactors), который будет производиться компанией Hitachi GE Nuclear Energy Ltd.
Идея, которой руководствуются специалисты компании Hitachi, заключается в создании топливного элемента нового типа, в котором будет находиться обычный уран наряду с некоторым количеством предварительно обработанных и немного очищенных ядерных отходов. Такие топливные тепловыделяющие элементы могут быть установлены в стандартных водяных ядерных реакторах. Такой подход не сделает реакторы более экономичными и эффективными, экономический эффект будет получаться за счет получения энергии от эффективного деления трансурановых элементах, которое будет идти в особых режимах работы реактора.
Общие исследования в этом направлении проводились компанией Hitachi и ее партнерами с 2007 года. За это время был проработан ряд идей, которые оформляются сейчас в виде технических и инженерных решений. В настоящее время компания Hitachi собирается перейти к следующей фазе реализации ее проекта, в котором, при помощи новых и точных аналитических методов будут произведены расчеты безопасности работы реактора в особых режимах его работы. И только после этого могут быть начаты работы по созданию первых опытных ядерных реакторов, которые в будущем позволят людям избавиться от проблемы хранения большого количества ядерных отходов.
Первоисточник