'Teknologi ini dimungkinkan hari ini': limbah nuklir bisa menjadi sumber daya di masa depan dan meningkatkan akses ke bahan bakar langka
Limbah nuklir dapat digunakan kembali menjadi isotop langka yang diperlukan untuk fusi nuklir, yang secara teoritis dapat menghasilkan jumlah energi bersih yang hampir tak terbatas, kata seorang ilmuwan.
Versi radioaktif hidrogen, yang disebut tritium, tidak tersedia secara alami di Bumi, mahal untuk diproduksi, dan dapat dibuat dalam jumlah terbatas. Pada pertemuan musim gugur American Chemical Society (ACS) minggu ini, Terenca Tarnowskyseorang fisikawan di Los Laboratorium Nasional Los Alamos, menyarankan bahwa tritium dapat dipanen dari produk sampingan dari fisi nukliryang kekuatan reaktor nuklir yang ada.
Fusi Nuklir adalah proses menggabungkan atom untuk melepaskan panas. Sementara beberapa reaksi fusi secara teoritis dapat menghasilkan daya, salah satu yang lebih umum akan memadukan tritium dengan deuterium, isotop hidrogen lain, untuk menghasilkan helium.
Tapi, sampai sekarang, fusi nuklir tidak dimungkinkan pada skala komersial karena para ilmuwan belum menemukan cara untuk mencapai pengapian berskala besar -Titik di mana reaksi mandiri menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dimasukkan.
Namun, penghalang besar lainnya adalah biaya bahan bakar seperti Tritium.
“Fusi nuklir memiliki potensi untuk menawarkan energi yang bebas emisi dan berlimpah,” kata Tarnowsky kepada Live Science. “Tapi ada ketersediaan yang terbatas dan biaya tinggi untuk tritium saat ini, dan itu menghadirkan penghalang keberhasilan teknologi.”
Memproduksi tritium secara efisien
Generasi pertama reaktor fusi nuklir yang akan berkontribusi pada jaringan listrik kemungkinan akan bergantung pada reaksi yang membutuhkan tritium, kata Tarnowsky. Sementara reaksi fusi lainnya, seperti memadukan deuterium dan helium-3, secara teoritis dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan daya, mereka membutuhkan suhu yang jauh lebih tinggi untuk bekerja dan karena itu lebih mahal dan kurang praktis.
Mengumpulkan tritium dalam jumlah besar, menyajikan masalah: isotop itu radioaktif dan memiliki yang sangat pendek waktu paruh. Koleksi peluruhan tritium sebesar 5,5% per tahun, “jadi Anda tidak dapat meletakkan kelebihan tritium di bank dan mendapatkan semuanya dalam 50 tahun seperti yang Anda bisa dengan sumber energi lainnya,” kata Tarnowsky.
Agar pembangkit fusi nuklir di masa depan berhasil, metode baru yang lebih murah untuk menghasilkan tritium akan diperlukan, kata Tarnowsky. “Kamu harus memiliki kemampuan ini dan berjalan.”
Pembangkit nuklir saat ini mengandalkan fisi nuklirselama atom mana yang terpisah dan lepaskan energi. Tetapi fisi menghasilkan sejumlah besar berumur panjang limbah nuklir. Bahan bakar nuklir yang dibelanjakan – bahan bakar yang pernah bertenaga fisi nuklir tetapi tidak lagi dapat digunakan – terdiri dari uranium dan plutonium yang tidak dapat digunakan, bersama dengan produk fisi, seperti isotop strontium dan yodium, yang dapat memakan waktu hingga ratusan juta tahun untuk membusuk, menurut Badan Perlindungan Lingkungan AS.
Tarnowsky mengusulkan menghasilkan tritium dari sejumlah besar limbah nuklir yang masih radioaktif dengan menggunakan a akselerator partikel untuk membagi atom dalam limbah itu. Atom -atom yang membelah akan melalui serangkaian reaksi, akhirnya menghasilkan tritium. Prosesnya tidak akan menghilangkan limbah nuklir, karena sisa dari proses ini akan sama berbahayanya dengan bahan awal, tetapi akan mendapatkan penggunaan lebih lanjut dari produk sampingan ini.
Prinsip -prinsip dasar dari desain bukanlah hal baru, kata Tarnowsky dalam sebuah pernyataan dari ACS, tetapi kemajuan teknologi baru -baru ini dapat membuat metode ini menghasilkan tritium yang jauh lebih efisien.
Perhitungan awal Tarnowsky memperkirakan bahwa, menggunakan 1 gigawatt energi – yang harganya setidaknya puluhan juta dolar – sistem ini dapat menghasilkan 4,4 pon (2 kilogram) tritium dalam setahun. Jumlah tritium, jika digunakan untuk fusi nuklir, dapat memberi daya puluhan ribu rumah di AS selama setahun.
Tarnowsky memproyeksikan bahwa desain ini dapat menghasilkan lebih dari 10 kali lebih banyak isotop daripada metode lain, menggunakan jumlah daya yang sama.
“Pergeseran Paradigma yang Sangat Besar”
Saat ini, AS tidak memiliki pasokan tritium yang stabil, dapat diprediksi dan murah, yang harganya sekitar $ 15 juta per pon ($ 33 juta per kilogram), kata Tarnowsky dalam pernyataannya. Sementara itu, kami memiliki ribuan ton limbah nuklir, yang mahal untuk disimpan dan berpotensi berbahaya bagi lingkungan sekitarnya.
“Teknologi ini dimungkinkan hari ini,” katanya kepada Live Science. “Ini akan menjadi perubahan paradigma yang sangat besar sehubungan dengan memanfaatkan bahan bakar nuklir bekas yang sudah kita miliki, dimiliki oleh pemerintah.”
Banyak detail yang masih perlu dikerjakan sebelum Tarnowsky dapat membuat proposal lengkap tentang cara kerjanya.
Tetapi Tarnowsky sangat senang bahwa desainnya diterima secara positif sekarang, mengingat bahwa kecelakaan nuklir seperti yang ada di pulau tiga mil dan Chernobyl menjadikan tenaga nuklir topik tabu hanya beberapa dekade yang lalu. “Waktu telah berubah,” katanya kepada Live Science.
