A ma atomhulladéka a jövő üzemanyaga lehet

Modern életmódunk, a hétköznapi technológiánk egyre nagyobb energiaigényű, miközben csökkenteni kell a fosszilis energiahordozókból eredő üvegházgáz-kibocsátásunkat. Ahhoz, hogy ezt az ellentmondást megoldhassuk, nagy energiasűrűségű és tiszta folyamatra van szükség – ebben a legjobb jelölt a fúziós technológia.

Ehhez atomokat egyesítve – fuzionálva – nyerhetünk hőt, amellyel generátorokat hajtva villamos energiát állíthatunk elő. Azonban a fúzióhoz a hidrogén speciális izotópjára, tríciumra lesz szükségünk. A Los Alamosi Nemzeti Laboratórium kutatói most azon dolgoznak, hogy ezt az izotópot az atomerőművek hulladékából tudják kinyerni.

Az atomerőműveinkben az energiatermelés folyamatával, a maghasadás révén olyan nukleáris hulladék keletkezik, amely csak igen hosszú idő alatt veszít radioaktivitásából. A fúziós erőművekben (ha majd lesz ilyenünk) a hidrogén két speciális izotópját, a deutériumot, illetve a tríciumot egyesítve nyerhetünk energiát, igen minimális radioaktív hulladékkal. A deutérium viszonylag gyakori izotóp és könnyű hozzáférni, mivel a Földön kb. minden 6500 hidrogénatomra jut belőle egy.

A trícium viszont rendkívül ritka, egy trillió ( 10¹⁸ ) hidrogénatom kell egyetlen tríciumatom felbukkanásához, és csupán a légkörünk felső rétegeiben találhatunk természetes úton létrejött tríciumot. Könnyen érthető, hogy onnan kinyerni nem igazán tudnánk.

Előállítani viszont tudjuk, szándékosan és nagyon drágán, de spontán, hulladékként is keletkezik, például a természetes – nem dúsított – uránt használó nehézvizes atomreaktorokban (CANDU), ahonnan kinyerhető. A számítások szerint bolygónkon összesen kb. 25 kilónyi természetes eredetű trícium létezik, az atomerőművek jelenleg évente 3-4 kilónyit termelnek.

A deutérium a hidrogén olyan változata, amelynek atommagjában a hidrogént jellemző egyetlen protonon túl még egy neutron is található, ez az izotóp az Ősrobbanás utáni percekben kialakult.
A trícium atommagjában a protonhoz két neutron csatlakozik, a természetben ez akkor jön létre, ha kozmikus sugárzás éri a magaslégköri nitrogént. Felhalmozódni azonban nem tud, mivel csupán 12,3 év a felezési ideje.

Könnyen érthető emiatt, hogy a trícium ára csillagászati: egyetlen kilójáért 33 millió dollárt kérnek, ráadásul az Egyesült Államokban nincs belföldi kapacitás az előállítására. Terence Tarnowsky arról végzett számításokat, hogy vajon a több ezer tonna, atomerőművekben termelődött radioaktív hulladék alkalmas lehet-e a trícium előállítására. A kutató elméletében olyan tríciumot előállító „erőművet” írt le, amelyben részecskegyorsító segítségével szabályozható folyamat zajlana, sóolvadék közegben.

Észszerű hulladékhasznosítás

Ez igen biztonságos módszer lenne, ráadásul igen jelentősen csökkentené az atomerőművi hulladékban lévő, hosszú élettartamú radioaktív anyagok mennyiségét. Vagyis az így felhasznált hulladék hulladéka jóval kisebb környezeti problémát jelentene, mint a klasszikus atomhulladék, több százezer éves időtáv helyett néhány száz, vagy maximum 1000 év elég volna ahhoz, hogy például egy uránbánya meddőhányójához hasonlóra essen le a radioaktivitása.

Létezik a világon egy maroknyi atomerőművi hulladékot (kiégett fűtőelemet) feldolgozó üzem, ahol a még felhasználható elemeket (urán, plutónium) elkülönítik a hulladékból. Azonban azokat az elemeket, amelyek a trícium előállításában szerepet játszanának, nem választja le ma egy üzem se. Az ezeket létrehozó eljárás persze létezik, viszont az előállításukhoz speciális reaktorokat használnak, nem pedig a hulladékból igyekeznek egy sokkal bonyolultabb és veszélyesebb módszerrel kinyerni.

A kutató szerint mindez azt jelenti, hogy kifejleszthető olyan technológia, amely nemcsak a fúziós energiához szükséges tríciumot állíthatná elő, hanem a hulladékot is átalakítaná, hasznosítaná. Ehhez azonban számos további lépésre is szükség lesz (többek közt az atomerőművi hulladék elemeinek elkülönítésével kezdve), így egy e technológián alapuló tríciumtermelő üzem évtizedek múlva válhat csak hétköznapi valósággá. Ha azonban megvalósulna, akkor éves szinten több kilónyi tríciumot termelne, és ezzel jelentősen csökkentené a majdani fúziós erőművek költségeit.