Учёные из Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Jefferson Lab, США) реализуют два масштабных проекта, направленных на оптимизацию систем ускорителей для трансмутации ядерных отходов и генерации дополнительной электроэнергии. Инициатива поддерживается грантом Министерства энергетики США (NEWTON) и меняет подход к использованию отработанного ядерного топлива: теперь его рассматривают не как проблему, а как ценный ресурс.
Технология ADS основана на использовании ускорителя частиц, который направляет поток высокоэнергетических протонов на мишень, вызывая процесс спалляции. В результате выделяются нейтроны, взаимодействующие с долгоживущими изотопами в ядерных отходах и превращающие их в менее опасные элементы. Это позволяет «сжигать» наиболее опасные компоненты и сокращать срок хранения отходов с 100 000 до всего 300 лет.
Дополнительно система генерирует значительное количество тепла, которое можно использовать для производства электроэнергии и подачи её в сеть. Такой подход обеспечивает двойную выгоду: уменьшение радиоактивности и получение чистой энергии.
Для экономической эффективности Jefferson Lab решает две ключевые задачи: повышение КПД ускорителей и обеспечение необходимой мощности. Вместо традиционных дорогих криогенных систем учёные применяют покрытие из ниобий-оловянных сплавов, позволяющее работать при более высоких температурах и использовать стандартные коммерческие охлаждающие установки. Также разрабатываются сложные резонаторы для повышения эффективности нейтронной спалляции.
Второй проект связан с источником питания ускорителя: команда адаптирует магнетроны (аналогичные тем, что используются в микроволновых печах) для обеспечения 10 мегаватт мощности при частоте 805 МГц. В сотрудничестве с промышленными партнёрами создаются прототипы, способные работать с максимальной эффективностью.
Программа NEWTON ставит цель переработать весь коммерческий запас ядерного топлива США в течение 30 лет, переводя технологии из лабораторий в промышленное производство. Активная переработка и получение энергии открывает новые перспективы для энергетики и экологии.