Rozpad radioaktywny przyspieszony dzięki transmutacji
Chociaż w wielu krajach trwają ożywione debaty na temat zalet i wad energetyki jądrowej, na świecie buduje się obecnie 30 nowych elektrowni jądrowych, z których część przypada na Europę. Niektóre kraje, jak Niemcy czy Szwecja, zobowiązały się do stopniowego ograniczania udziału energii jądrowej, ale czy te zobowiązania są ostateczne? Niezależnie od odpowiedzi na to pytanie jest bardziej niż prawdopodobne, że kwestia usuwania odpadów jądrowych także w przyszłości będzie stanowić palący problem. W ramach projektu finansowanego przez Unię Europejską podejmowane są próby znalezienia rozwiązań alternatywnych do magazynowania odpadów jądrowych pod ziemią, polegające na opracowaniu sposobów ich przemiany i przyspieszenia rozpadu radioaktywnego. Kluczowym słowem jest transmutacja - pojęcie, które od dziesięcioleci jest obiektem rozważań naukowców. W ramach zintegrowanego projektu EUROTRANS ("European research programme for the transmutation of high level nuclear waste in an accelerator driven system") badana jest możliwość zbudowania zakładu transmutacji. Taki zakład byłby pożyteczny przy przerobie 2 600 ton silnie toksycznych odpadów radioaktywnych o długim okresie rozpadu - tyle ważą wszystkie pręty paliwa nuklearnego wykorzystywane w Unii Europejskiej w ciągu roku - w produkty rozszczepienia o krótszym okresie rozpadu lub wyższej stabilności. Przed transmutacją konieczne jest oddzielenie długowiecznych radionuklidów od odpadów radioaktywnych. Aby osiągnąć ten cel, trzeba wykorzystać tzw. metodę spalacji: jądra atomów metali ciężkich poddaje się w akceleratorze bombardowaniu protonami o wysokiej energii, wybijając w ten sposób fragmenty jąder i nukleony. Powstające w procesie spalacji neutrony reagują następnie z radioaktywnym rdzeniem produktów rozszczepienia i podlegają przemianie w inne nuklidy, przy czym stopniowo obniża się poziom radioaktywności. W projekcie EUROTRANS, powiązanym z podobnymi projektami w Stanach Zjednoczonych, Japonii i Korei Południowej, uczestniczy około 50 partnerów z 14 krajów. Koordynatorem projektu jest Ośrodek Badawczy w Karlsruhe. W pracach nad projektem biorą udział zespoły badawcze reprezentujące pięć dziedzin: - rozwój i optymalizację akceleratorów; - sprzęganie składników; - rozwój paliw; - technologie wykorzystujące ciekłe metale ciężkie; - dane materiałowe. Przykładowo naukowcy z niemieckiego Uniwersytetu Ruhr w Bochum zajmują się modelowaniem mechanizmów przenoszenia ciepła. - Pracujemy nad tym fragmentem układanki symulując proces przenoszenia ciepła od wysokowydajnego pręta grzejnego do czynnika chłodzącego, którym w tym wypadku jest roztopiony ołów z bizmutem - wyjaśnił profesor Marco Koch z Uniwersytetu Ruhr w Bochum, którego zespół współpracuje w tej dziedzinie z dziesięcioma innymi grupami. - Na podstawie tak uzyskanych danych chcemy wyciągnąć wnioski na temat parametrów do wykorzystania przy modelowaniu burzliwości przepływu. - Wtedy będzie wiadomo, jak projektować kanały przepływowe i na jakim poziomie ustalić szybkość przepływu i różnicę temperatur, przy których zestaw chłodzący działa w sposób idealny - dodał inżynier Tilman Drath, również z Uniwersytetu Ruhr w Bochum. Badania nad transmutacją były uprzednio finansowane z piątego programu ramowego UE. Obecnie projekt EUROTRANS otrzyma 23 miliony euro w szóstym programie ramowym (6PR). Badania zakończą się wiosną 2009 r. Naukowcy mają nadzieję, że następnym etapem będzie uruchomienie doświadczalnego zakładu transmutacji.