Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе

Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину, которая с помощью луча быстрых субатомных частиц превращает его в более стабильные вещества с более коротким периодом полураспада.
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
В 1919 на физическом факультете Манчестерского университета один из студентов Резерфорда, будущего Нобелевского лауреата, заметил, что, если поместить радиоактивный материал (например, радий) в герметичную камеру с воздухом, то загадочным образом там в небольших количествах начинает появляться водород, которого в обычном воздухе нет. Резерфорд установил, что под воздействием мощных радиационных лучей азот, составляющий три четверти вдыхаемого нами воздуха, превращается в два других газа – водород и кислород.

Альфа-частицы, которые испускает радий, попадают в ядро атомов азота, "выбивая" оттуда протоны. В результате образуется ядро кислорода, а освободившиеся протоны становятся ядрами атомов водорода. После этого необходимо лишь достаточное число электронов, чтобы эти ядра превратились в атомы соответствующих газов. Сегодня превращение одного вещества в другое с помощью подобных ядерных реакций – обычное дело. Однако с ними связан интересный и слабо изученный вопрос: подобная субатомная алхимия может сыграть важнейшую роль в получинии нами в будущем чистой энергии.

Если предельно просто сформулировать второй закон термодинамики, то он гласит, что "бесплатного сыра не бывает". То же самое верно и при получении энергии. Если вы сжигаете ископаемое топливо, образуется углекислый газ. Если вы строите плотины, то уничтожается живой мир целых долин. Не составляет исключения и ядерная энергия. При проведении контролируемого распада на атомных электростанциях образуются радиоактивные отходы с долгим периодом полураспада, которые длительное время будут представлять опасность для окружающей среды, если не соблюдать в их отношении меры предосторожности. Это вызывает законные опасения у тех, кто в остальном поддерживает ядерную энергетику – чистую, не связанную с выбросами углекислоты.

Оптимальный вариант – хранить обработанные и остеклованные отходы в геологических хранилищах глубоко под землей. Понятно, что люди не хотят, чтобы отходы хранились рядом с их домами – не в последнюю очередь потому, что вещества вроде плутония остаются радиоактивными в течение десятков тысяч лет. В демократической стране, где определение дальнейшей энергетической политики вызывает множество споров, подобные опасения приходится учитывать.

Однако мне эти страхи кажутся удивительными: сейчас мы пытаемся найти способ предотвратить катастрофические климатические изменения, но нас все равно беспокоят долгосрочные проблемы, связанные с ядерными отходами. Человеческая цивилизация насчитывает менее 10 тыс. лет, и потому совершенно неразумно волноваться, появятся ли у нас через тысячи лет технологии, которые позволят перерабатывать захороненные отходы. А что если появится способ полностью сжигать ядерные отходы, практически весь плутоний можно будет уничтожать, и необходимость в долгосрочных хранилищах резко снизится?

Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину, которая с помощью луча быстрых субатомных частиц превращает его в более стабильные вещества с более коротким периодом полураспада. Отходы все равно придется держать в специальных хранилищах, однако они будут гораздо менее опасны. Одновременно в процессе трансмутации будут уничтожаться другие токсичные вещества, присутствующие в "обычных" ядерных отходах.

Но подлинная прелесть этого процесса заключается в том, что на выходе можно получать больше энергии, чем затрачивается на сам процесс. В ходе распада ядра будет повышаться температура, и ее можно использовать для получения электричества. Часть электричества будет направляться на работу ускорителя, а остальное – поступать в обычную энергосистему. Механизм застрахован от аварии – как только луч выключается, реакция прекращается. Подобную электростанцию называют "усилителем энергии", и идея ее создания появилась в 1990-е годы.

Насколько же вероятно перерабатывать таким образом ядерные отходы? И, что гораздо важнее, почему эти возможности никто не обсуждает? Ведь все-таки проблема радиоактивных отходов – одна из главных причин, которая заставляет многих людей с подозрением относиться к атомной энергетике. Вызывает большое беспокойство тот факт, что многие до сих пор полагают, будто мы можем отказаться от угля и газа, просто перейдя на возобновляемые источники энергии – энергию ветра и солнца – и начав использовать в домах энергосбережение.

Все это важно, но, если мы намерены предотвратить катастрофы, которые повлечет за собой изменение климата и при этом сохранить нынешний уровень жизни, от которого большая часть западных стран не захочет отказываться, нам придется использовать ядерную энергию. Если удастся реализовать трансмутацию на практике, то миру гораздо проще будет смириться с атомной энергией. А если выйти за эти временные рамки, мы действительно оптимистично оцениваем возможность того, что появится неисчерпаемый источник энергии: ядерный синтез. Но это уже совсем другая история.

Франция активно финансирует исследовательскую программу в области трансмутации. Подобные проекты существуют в США, России, Швейцарии, Италии и Японии. А британское правительство продолжает их "отслеживать". Причина, по которой никто пока не довел технологию до конца, заключается в том, что мы теоретические знаем, что это должно сработать, однако нам точно неизвестно, какими будут конечные продукты трансмутации и каково окажется их соотношение.

Научному сообществу еще предстоит ответить на научные, технологические и практические вопросы, а также на вопрос о возможных последствиях данного открытия. На это уйдут годы. США и Европа называют сроки в 20-35 лет. К несчастью, атомная промышленность не считает трансмутацию экономически оправданной, и потому заставить правительство действовать должны мы.

Многие специалисты не думают, что в будущем трансмутация окажется возможным вариантом, однако в нашем распоряжении есть и другие. Чаще всего обсуждаются бридерные реакторы на быстрых нейтронах, которые смогут использовать ядерное топливо раз за разом, пока весь плутоний не окажется сожжен. Многие страны рассматривают возможность использовать в качестве топлива для реакторов торий. Его гораздо больше, чем урана, а в результате его применения образуются гораздо менее радиоактивные, по сравнению с ураном, вещества.

Возможных вариантов по борьбе с радиоактивными отходами много. И потому неприятно, что в Великобритании данная тема обсуждается мало и пока звучит в основном вопрос "нужно ли это нам?" вместо вопроса "сможем ли мы это сделать?". Ответ на второй вопрос предстоит найти в результате совместной работы ученых из разных областей науки. И тогда в наших руках окажется философский камень.

Джим Аль-Халили – профессор физики и профессор в области научного просвещения из Университета графства Суррей. В этом году он стал лауреатом премии имени Майкла Фарадея Королевского общества. Сегодня на телеканале BBC4 начинается трансляция его сериала "Атом".

Кроме того...
Робот-танк
Сравнение танка с пилой, пусть даже очень мощной, кажется дурацким. Но ежели он носится на своих гусеницах как угорелый, да ещё и кромсает всё...
Палеонтологи обнаружили неизвестных рогатых динозавров
Канадские специалисты обнаружили новый род рогатых динозавров, которые обитали на территории южной Альберты...
Enertia - совершенный электрический мотоцикл
Он не игрушка на батарейках, однако его использование окажется немногим сложнее и накладнее эксплуатации...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном
Около 50 лет назад в медицине был совершён прорыв — появились эндоскопы. А теперь — очередной рекорд: эндоскоп научился работать без анестезии
Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Собрать по кусочкам секреты спецслужб Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Сопоставить сотни миллионов мелких обрывков бумаги, лежащих в больших мешках, каждый кусочек — с каждым, чтобы в итоге восстановить миллионы документов секретной службы
Британские физики обещают научиться левитировать
Британские физики обещают научиться левитировать Британские физики обещают научиться левитировать
Шотландские физики утверждают, что нашли способ обеспечить левитацию, основанный на эффектах квантовой механики
Пищевая химия
Пищевая химия Пищевая химия
Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители
Открыта самая высокая в мире пагода
Открыта самая высокая в мире пагода Открыта самая высокая в мире пагода
Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
Мост, длинной десятки километров
Мост, длинной десятки километров Мост, длинной десятки километров
Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
Чоппер Intel
Чоппер Intel Чоппер Intel
При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
В кольцах Сатурна завелось нечто
В кольцах Сатурна завелось нечто В кольцах Сатурна завелось нечто
Маленькие пылинки, несущие электрический заряд, могут образовывать ДНК-подобные структуры. Идеальное место для «пылевиков» – кольца Сатурна или Урана
Вселенское одиночество
Вселенское одиночество Вселенское одиночество
В этом году значительно выросли шансы найти внеземную жизнь
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
Американское космическое агентство NASA в следующем месяце отправит космический аппарат для изучения почвы на северном полюсе Марса с целью найти благоприятную среду
Оазисы экзопланет
Оазисы экзопланет Оазисы экзопланет
Первое достоверное сообщение о наблюдении планеты, расположенной близ другой звезды, прозвучало в конце 1995 года
Аллергию будут лечить наночастицами
Аллергию будут лечить наночастицами Аллергию будут лечить наночастицами
Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны! Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
Страж генома
Страж генома Страж генома
Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
По лезвию бритвы
По лезвию бритвы По лезвию бритвы
По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
В Second Life зазвучит Рахманинов
В Second Life зазвучит Рахманинов В Second Life зазвучит Рахманинов
Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
Акулы шагают на север
Акулы шагают на север Акулы шагают на север
На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
Мегаполис кхмеров
Мегаполис кхмеров Мегаполис кхмеров
Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
История изобретения молнии
История изобретения молнии История изобретения молнии
Как водится, история изобретения "молнии" имеет свою предысторию. И начинается она очень издалека
Список Шелдона
Список Шелдона Список Шелдона
Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • По лезвию бритвыПо лезвию бритвы
    По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
  • Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
    Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
  • Страж геномаСтраж генома
    Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
  • Аллергию будут лечить наночастицамиАллергию будут лечить наночастицами
    Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
  • Планета Земля
  • В Second Life зазвучит РахманиновВ Second Life зазвучит Рахманинов
    Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
  • Акулы шагают на северАкулы шагают на север
    На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
  • Мегаполис кхмеровМегаполис кхмеров
    Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
  • Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
    Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Список ШелдонаСписок Шелдона
    Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Чоппер IntelЧоппер Intel
    При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
  • Мост, длинной десятки километровМост, длинной десятки километров
    Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
  • Открыта самая высокая в мире пагодаОткрыта самая высокая в мире пагода
    Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
  • Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высотуШпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
    Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
  • Космос
005