تبدیل پسماند هستهای به «طلای رادیواکتیو» با یک روش جدید
ایالات متحده حدود ۹۴ هزار تُن پسماند هستهای در انبارهای خود دارد و اکنون فرایند جدیدی در حال توسعه است که میتواند ارزش نهفته در این مواد را بازیابی کند و دسترسی به میلیاردها دلار سوخت قابل استفاده مجدد و ایزوتوپهای با ارزش را ممکن کند.
با وجود اینکه ایالات متحده بیشترین ظرفیت نیروگاههای هستهای جهان را در اختیار دارد، از دهه ۱۹۷۰ تاکنون، این کشور از نظر صنعت هستهای در مقایسه با بسیاری از کشورهای دیگر، در وضعیتی نسبتا عقب مانده قرار داشته است. برخلاف بسیاری از کشورها، آمریکا در دهه ۱۹۷۰ هم راکتورهای زاینده و هم بازفرآوری سوخت هستهای را کنار گذاشت.
در نتیجه، آمریکا حدود ۹۴ هزار تُن پسماند هستهای سطح بالا دارد که در نگاه عمومی، موادی خطرناک و بیفایده تلقی میشوند که باید برای بیش از ۱۰۰ هزار سال دور از هرگونه تماس با دنیای بیرون دفن شوند. اما در واقع، این پسماندها از ترکیبی از عناصر و ایزوتوپهای رادیواکتیو تشکیل شدهاند که ارزش بسیار زیادی دارند.
به نقل از نیواطلس، برای مثال، سوخت هستهای مصرف شده همچنان حدود ۹۰ درصد اورانیوم و پلوتونیوم اولیه را در خود دارد. علاوه بر این، ایزوتوپهایی مانند استرانسیوم-۹۰، رودیوم-۱۰۳، پالادیم-۱۰۵ تا ۱۱۰ و آمریسیوم-۲۴۱ نیز در آن وجود دارند که کاربردهای مختلف پزشکی، صنعتی و فضایی و زمینی دارند.
ارزش همین ایزوتوپها در ذخایر پسماند هستهای حدود ۲۴ میلیارد دلار برآورد میشود و ارزش سوخت اورانیوم و پلوتونیوم به تریلیونها دلار میرسد؛ بنابراین ثروت حاصل از ایزوتوپها در مقایسه با آن، رقم ناچیزی است.
همین ارزش بالقوه یکی از دلایلی است که ذخیرهسازی پسماند هستهای را تا این اندازه پیچیده میکند. مسئله فقط پیدا کردن یک مکان مناسب یا راهی برای خلاص شدن از پسماند بدون امید به بازگرداندن آن نیست. حل هر دو مسئله نسبتا آسان است. مسئله اصلی این است که بتوان پسماند را به شکلی ایمن ذخیره کرد و در صورت نیاز، دوباره به آن دسترسی داشت.
این موضوع بخشی از منطق پشت پروژه جدید بازیابی عناصر، نابودی مواد نامطلوب و تولید انرژی است. بخش دیگر این پروژه، کاهش چشمگیر حجم ذخایر پسماند از طریق سوزاندن بخش عمده آن در راکتورهای شکافت هستهای است.
این پروژه توسط شرکت فناوری شاین آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه کیس وسترن ریزرو و تحت نظارت وزارت انرژی ایالات متحده در حال توسعه است. تمرکز پروژه REDUCE بر افزایش چشمگیر سرعت فرایند شیمیایی استخراج است که در حال حاضر برای جداسازی عناصر هستهای مورد استفاده قرار میگیرد.
این فرایند با برداشتن پسماند و حل کردن سوخت مصرف شده در اسید نیتریک آغاز میشود. در روشهای سنتی جداسازی شیمیایی مانند PUREX، محلول وارد ستونهای بلند و بزرگی میشود که با نیروی گرانش کار میکنند. در این ستونها، حلالهای شیمیایی آبی و آلی در کنار یکدیگر جریان پیدا میکنند و عناصر مختلف را هنگام جداسازی بر اساس چگالی جمعآوری میکنند.
این روش کار میکند، اما کند و پرهزینه است. جداسازی کامل میتواند ساعتها طول بکشد و حلالهای آلی نیز در اثر تابش رادیواکتیو به مرور تجزیه میشوند. علاوه بر این، ایزوتوپهایی که نیمهعمر کوتاهی دارند، معمولا در این فرایند دور ریخته میشوند. همچنین باید از تجمع جریانهای حاوی پلوتونیوم خالص جلوگیری کرد؛ در غیر این صورت، شرایط میتواند بسیار خطرناک شود.
پروژه REDUCE با استفاده از تجهیزات سانتریفیوژی فشرده برای جداسازی رادیوشیمیایی، روش PUREX را بهبود میدهد و فرایند را سرعت میبخشد.
این کار باعث میشود به حجم بسیار کمتری از سیال نیاز باشد و فرایند جداسازی نیز به شکل چشمگیری سریعتر شود؛ بهطوری که به جای ساعتها، تنها چند ثانیه زمان میبرد. همچنین این فناوری به ساخت تأسیسات بسیار کوچکتر امکان میدهد و قابلیت استخراج عناصر ارزشمند با نیمهعمر کوتاه را فراهم میکند و در عین حال از تجمع ناخواسته پلوتونیوم جلوگیری میشود.
هدف نهایی این است که نه تنها سوخت هستهای و ایزوتوپها بازیابی شوند، بلکه حجم ذخایر پسماند هستهای آمریکا نیز به جای هزاران یا میلیونها سال، در طول چند دهه به سرعت کاهش پیدا کند.
به گفته تیم پروژه، این کاهش میتواند چشمگیر باشد، زیرا موادی که امکان بازیافت تجاری آنها وجود ندارد، میتوانند با نوترونهای تولید شده توسط راکتورهای شکافت آینده یا راکتورهای ویژه بمباران شوند تا به عناصری با نیمهعمر کوتاه تبدیل شوند؛ عناصری که خودشان در طول چند دهه، چند سال یا حتی چند دقیقه، از بین میروند.
سوخت هستهای مصرف شده یک منبع عظیم است و مواد ارزشمند بسیاری در آن وجود دارد که میتوان بهجای ذخیرهسازی یا حتی بدتر از آن، دفع کردن، آنها را بازیابی کرد.
نظر شما