Исследователи из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) разрабатывают передовые методы, которые могут сократить количество отходов, остающихся после создания ядерного топлива и оружия. Их цель –– сделать эти токсичные продукты не только безопасными, но и полезными, сообщает Las Vegas Sun.
Процесс обогащения урана для бомб и атомной энергетики, начавшийся еще в середине XX века во времена холодной войны, привел к накоплению огромного количества обедненного гексафторида урана. Это потенциально смертельное вещество хранится в тысячах наземных контейнеров по всему миру, а его общий вес исчисляется миллионами тонн. По словам профессора радиохимии Университета Невады в Лас-Вегасе Дэвида Хэтчетта и его коллег, эти ядерные отходы можно извлекать и использовать повторно –– например, для обеспечения энергией электросетей.
Сам он предпочитает называть это не переработкой, а «стратегическим извлечением материалов».
«У нас есть материалы, которые мы не хотим добывать из недр, а предпочитаем извлекать и повторно использовать, – говорит Хэтчетт, который также занимает пост вице-президента университета по исследованиям. – Сделать их безопасными, а затем, если получится, вернуть в оборот без образования дополнительных отходов –– это огромный плюс».
Министерство энергетики США, зная о богатом опыте команды Хэтчетта в области извлечения лития и редкоземельных металлов, несколько лет назад обратилось к нему с предложением. Ученых попросили применить их запатентованные на международном уровне технологии для преобразования гексафторида урана, или UF6, в безопасное и стабильное соединение. Достигнутый прогресс уже внушает оптимизм.
Гексафторид урана используется для обогащения металлического урана, чтобы поддерживать реакции деления – взрывного расщепления тяжелых атомов, – которые лежат в основе как производства энергии, так и разрушительной мощи ядерных бомб. Таким способом уран обогащают по всему миру уже более 70 лет.
По словам Хэтчетта, более половины мировых запасов гексафторида урана находится в Соединенных Штатах, и контакт с этим веществом может буквально сжечь и утопить человека изнутри.
В химии летучесть описывает, насколько легко вещество испаряется. Гексафторид урана чрезвычайно летуч, а контейнеры, в которых он хранится, со временем могут разрушаться и давать течь.
Это соединение, прямо заявляет Хэтчетт, –– «очень опасное вещество». Химическая реакция в организме человека приводит к сильнейшим ожогам и накоплению кислоты в легких, которая, в свою очередь, способна вымывать кальций из костей.
«У нас скопилось много этого обедненного уранового материала, и это не самая приятная субстанция, – говорит он. – Она летуча, поэтому ее можно вдохнуть. При контакте с водой в организме она образует плавиковую кислоту в легких. И, вероятно, плавиковая кислота нанесет вам больше вреда, чем сам уран».
Но есть и хорошие новости: это вещество не обязано оставаться летучим. Группа Хэтчетта стабилизирует соединение, растворяя его в ионной жидкости, или жидкой соли. Это необратимо меняет химические свойства вещества, и даже после извлечения из жидкости оно перестает быть опасным гексафторидом урана.
После стабилизации его можно преобразовать обратно в металлический уран и использовать для экранирования контейнеров, предназначенных для хранения и транспортировки радиоактивных материалов, для производства боеприпасов или в качестве топлива.
Хэтчетт подчеркивает, что вариант с топливом особенно привлекателен в ситуациях, когда солнечная или гидроэнергетика нуждаются в поддержке.
Солнце светит не всегда, а гидроэлектростанция на плотине Гувера зависит от мелеющей реки Колорадо. Надежная ядерная энергия, по его мнению, позволила бы Неваде диверсифицировать экономику, привлекая бизнес и развивая промышленную переработку самого гексафторида урана.
Процесс показал хороший потенциал для масштабирования. Однако, по словам Хэтчетта, прежде чем его можно будет применять в промышленных масштабах, необходимы дополнительные исследования и работа.
В Университете Невады в Лас-Вегасе существуют академические программы по радиохимии – изучению химии радиоактивных материалов, таких как уран, – а также по медицинской физике и ядерной инженерии. Хэтчетт отмечает, что университет вряд ли получил бы такие уникальные возможности без исторического наследия Невадского испытательного полигона, где федеральное правительство испытывало американское ядерное оружие с 1950-х по 1990-е годы. Это обеспечивает доступ к качественным материалам для исследований, таким как гексафторид урана, который университет получает от Urenco, правительственного подрядчика, управляющего радиоактивными отходами страны.
«Наша команда по экономическому развитию – это механизм, который связывает университетских новаторов с промышленностью и предпринимателями, способными применить исследования Университета Невады в Лас-Вегасе для изменения жизни к лучшему, – говорится в заявлении Зака Майлза, временного вице-президента по экономическому развитию Университета Невады в Лас-Вегасе. – Работа, которая ведется в лабораториях по всему университету, способна решить некоторые из самых насущных мировых проблем, и мы рады сотрудничать с такими новаторами, как профессор Хэтчетт, чтобы воплощать в жизнь новые, смелые идеи».
По данным Хэтчетта, в мире насчитывается 1,2 миллиона метрических тонн радиоактивных отходов. Из них около 700 000 метрических тонн –– или примерно 680 миллионов килограммов – находятся в США.
Ни один из радиохимиков в кампусе не поддерживает идею простого захоронения отходов, говорит Хэтчетт. Они не хотят, чтобы гора Юкка-Маунтин использовалась в качестве могильника. Их цель – найти способы минимизировать количество ядерных отходов, и ученые Невады обладают для этого уникальными возможностями.
«Мы – один из немногих штатов, где есть полное понимание того, что это такое и как с этим работать», – заключает он.