Во время Холодной войны человечество, как известно, прошло по лезвию бритвы, лишь чудом избежав самоуничтожения. Наследие той поры имеет весьма устрашающий вид — сотни баллистических ракет и миллионы тонн ядерных отходов, которые представляют для человечества не меньшую опасность, чем сами ракеты. Однако стараниями ученых из Тихоокеанской северо-западной лаборатории Министерства энергетики США (PNNL) будущее Земли может стать гораздо чище.
В лаборатории PNNL состоялся публичный эксперимент, в ходе которого 11 литров мало радиоактивных ядерных отходов из хранилища в Хэнфорде были превращены в сверхпрочное стекло, способное сохранять свою структуру на протяжении 1000 лет. Успешная демонстрация стала важным шагом на пути к промышленной переработке миллионов тонн опаснейших радиоактивных отходов и их последующей дезактивации.
Проблема роста объемов ядерных отходов на сегодняшний день является одной из наиболее острых для человечества. Даже если бы все атомные реакторы на Земле завтра остановились и больше никогда не запускались, миллионы тонн сверхопасных отходов, образовавшихся за десятилетия их работы, еще несколько веков отравляли бы наш мир.
Поиск мест надежного захоронения таких отходов – это лишь часть проблемы. Не менее важно сделать так, чтобы как в момент захоронения, так и на протяжении продолжительного времени после него отходы оставались инертными и не могли взаимодействовать с окружающей средой.
В этом смысле одним из наиболее перспективных способов переработки ядерных отходов является витрификация: специальным способом подготовленные отходы смешиваются с материалами, используемыми при изготовлении стекла, и нагреваются, в результате чего получается боросиликатное стекло, которое может оставаться стабильным в течение 1000 лет и даже больше.
Этот метод обычно использовался в процессе утилизации высоко активных ядерных отходов, таких, как отработанные топливные стержни, но применение его в отношении мало активных ядерных отходов не менее важно на том простом основании, что таких отходов в мире в сотни раз больше. К ним относятся отходы, загрязненные радиоактивными элементами, подвергавшиеся интенсивному облучению, в том числе и медицинские.
Продемонстрированный PNNL процесс является базой для создания системы промышленной переработки и последующей утилизации миллионов тонн таких отходов, оставшихся от американской ядерной программы, научных исследований, а так же медицинской деятельности.
В ходе эксперимента специалисты PNNL взяли из хранилища в Хэнфорде 11 литров жидких ядерных отходов, пропустили их через фильтры и ионные колонны для удаления частиц цезия, после чего смешали с сырьем для изготовления стекла. Полученный материал с постоянной скоростью подавали в специальную печь, где он нагревался до температуры 1149 градусов Цельсия. Производительность стенда составила 460 грамм стекла в час. В общей сложности в рамках эксперимента было получено более 9 килограммов стекла. Важно, что радиоактивные газы, выделявшиеся в процессе витрификации, были сконденсированы и возращены в технологический процесс.
На конец 2018 года намечен еще один лабораторный эксперимент в области витрификации. Ученые из PNNL в его рамках опробуют несколько иные процессы фильтрации и ионизации отходов перед их превращением в стекло.
Результаты двух этих экспериментов будут тщательно проанализированы и сопоставлены. В промышленной установке используют наиболее экологически чистую и эффективную технологию.
