АҚШ-та шамамен 94 000 тонна ядролық қалдық жиналған. Бұл материалдардан құнды компоненттерді, соның ішінде қайта пайдалануға болатын отын мен түрлі салаларда сұранысқа ие изотоптарды алу үшін жаңа технологиялар әзірленуде.

АҚШ-тағы ядролық қалдықтарды басқару ерекшеліктері

АҚШ әлемдегі ең ірі ядролық реактор қуатына ие болғанымен, 1970-жылдардан бері ел ядролық отынды қайта өңдеуге консервативті көзқарасты ұстанып, көбейткіш реакторларды пайдаланудан бас тартты. Бұл тәсілдің нәтижесінде елде ұзақ уақыт оқшаулауды қажет ететін, қауіпті әрі пайдасыз деп саналатын жоғары белсенді қалдықтардың айтарлықтай көлемі жиналды.

Алайда бұл қалдықтар құрамында жоғары құндылыққа ие радиоактивті элементтер мен олардың изотоптарының қоспасы бар. Қолданылған отында уран мен плутонийдің шамамен 90%-ы, сондай-ақ медицинада, өнеркәсіпте, ғарыштық және жерүсті технологияларда қолданылатын стронций-90, родий-103, палладий-105-110 және америций-241 секілді изотоптар сақталады. Тек осы изотоптардың нарықтық құны шамамен 24 миллиард долларды құрайды, ал уран мен плутонийдің құны триллион долларға жетеді.

Сақтау қиындықтары және жаңа шешімдер

Ядролық қалдықтардың әлеуетті құндылығы оларды сақтау мәселесін күрделендіреді. Қауіпсіз оқшаулаумен қатар, құнды материалдарды кейіннен алу мүмкіндігін де қамтамасыз ету қажет. Осы мақсатта REDUCE (Recover Elements – Destroy Undesirables – Create Energy) жобасы іске қосылды. Бұл жоба қалдық қорын азайту үшін оларды қайта өңдеу мен бөлінетін реакторларда жағуға бағытталған.

Жеделдетілген қайта өңдеу технологиясы

REDUCE жобасы SHINE Technologies, Argonne National Laboratory және Case Western Reserve University қатысуымен, АҚШ Энергетика министрлігінің қолдауымен жүзеге асырылуда. Негізгі мақсат – ядролық элементтерді дәстүрлі PUREX әдісімен жүзеге асырылатын химиялық бөлу процесін жеделдету. Бұл әдісте қолданылған отын азот қышқылында ерітіліп, элементтер гравитациялық колонналар арқылы бөлінеді, бұл көп уақыт пен ресурсты талап етеді.

REDUCE бұл процесті PaCERS (Packed Centrifugal Equipment for Radiochemical Separation) жабдығы арқылы жетілдіреді. Бұл жабдық 1000 g-ден асатын үдеу жасайтын центрифугаларды қолданады. Соның арқасында бөлу процесі сағаттар емес, бірнеше секундта жүзеге асады, сұйықтық аз жұмсалады және қысқа жартылай ыдырау мерзімі бар изотоптарды алуға, сондай-ақ плутонийдің жиналуын болдырмауға мүмкіндік береді.

Болашағы мен түпкі мақсаттары

Жоба ядролық отын мен изотоптарды қайтарумен қатар, АҚШ-тағы қалдық қорын мыңжылдықтар емес, бірнеше онжылдық ішінде айтарлықтай азайтуға бағытталған. Коммерциялық тұрғыда қолдануға жарамсыз материалдарды болашақ реакторларда немесе арнайы қондырғыларда нейтрондармен сәулелендіріп, оларды бірнеше жыл немесе тіпті минуттар ішінде ыдырайтын қысқа өмір сүретін элементтерге айналдыру жоспарлануда.

Осылайша, қолданылған ядролық отын тек сақтау немесе жоюға жататын қауіпті қалдық емес, құрамында көптеген құнды материалдар бар маңызды ресурс ретінде қарастырылады. Бұл материалдарды бөліп алып, тиімді пайдалануға болады.