הקץ לרעל הרדיואקטיבי? חוקרים פיתחו שיטה להפקת חשמל מפסולת גרעינית

ייצור חשמל מאנרגיה גרעינית הוא אחת החלופות במרוץ בין מקורות האנרגיה העשויים להחליף את הפחם ונפט היקרים והמזהמים, לצד האנרגיה הסולארית ואנרגיית הרוח. אבל לאנרגיה הגרעינית יש בעיה קשה: הפסולת הרדיאקטיבית הרעילה והמזהמת.

כעת, חוקרים במעבדת המאיץ הלאומי "ג'פרסון" (Jefferson Lab) בארה"ב, מובילים פריצת דרך, שעשויה לשנות את כללי המשחק.

החוקרים ב"ג'פרסון" פיתחו את מערכת המבוססת על מאיץ חלקיקים (ADS), המסוגלת לא רק לחסל פסולת גרעינית, או לפחות לקצר את תקופת הסכנה הרדיואקטיבית שלה, אלא גם לייצר ממנה חשמל נוסף.

הפרויקט, שזכה למימון של כשמונה מיליון דולר ממשרד האנרגיה האמריקאי, שואף לקצר את תקופת הרדיואקטיביות של הפסולת הגרעינית מכ-100 אלף שנה לכ-300 שנה.

מדובר בשינוי עמוק: במקום להתייחס לדלק גרעיני משומש כנטל שיש לקבור עמוק באדמה, המערכת החדשה מתייחסת אליו כאל מקור אנרגיה בר-מיחזור.

מאיצי חלקיקים מבצעים פעולה המכונה Spallation ("התזה"), הגורמת לשינוי במבנה הגרעיני של הפסולת, הופכת את היסודות שממנה היא מורכבת ליציבה יותר ומקצרת את תוחלת החיים של היסודות הללו בהרבה.

במהלך תהליך ההתזה נפלט חום רב, שאותו ניתן לרתום להנעת טורבינות וייצור חשמל נקי לרשת הארצית. אלא שעד היום, השימוש במאיצי חלקיקים לייצור חשמל בעזרת התזה נחשב ליקר מדי, כיוון שהוא מצריך מערכות קירור מורכבות.

החוקרים ב"ג'פרסון" המציאו לבעיה שני פתרונות: שימוש בציפוי מהחומרים בדיל וניוביום, המאפשר עבודה בטמפרטורות גבוהות יותר; ושימוש בטכנולוגיית מגנטרון –(הדומה לזו שבמיקרוגל הביתי) כדי לספק את האנרגיה הנדרשת למאיץ ביעילות מרבית.

תחנת הכוח הגרעינית רוסלוויל בארה"ב, צילום: Georgfotoart

הרעיון להשתמש במאיצי חלקיקים לטיפול בפסולת גרעינית רדיואקטיבית הועלה כבר בשנות ה-50. בשנות ה-90, הפיזיקאי האיטלקי קרלו רוביה הציע את קונספט "Energy Amplifier" - כור בטוח, המנטרל פסולת תוך כדי ייצור אנרגיה.

כיום, מתקיים מירוץ גלובלי למציאת פתרון לפסולת הגרעינית, בין תוכנית ניוטון האמריקאית, פרויקט CIADS הסיני ופרויקט MYRRH בבלגיה. גם בקרייה הגרעינית הישראלית בשורק מתבצע מחקר תיאורטי בתחום. 

היעד של תוכנית "ניוטון" הוא למחזר את כל הפסולת של כל הדלק הגרעיני המסחרי בארה"ב תוך 30 שנה. פיתוח טכנולוגיית ADS ב"ג'פרסון" עשוי לשנות את פני המרוץ. 

בשנים האחרונות התעורר מחדש העניין באנרגיה גרעינית, בשל הביקוש הגואה לחשמל למרכזי הנתונים של ה-AI ולמכוניות חשמליות, תמיכה מצד ממשל טראמפ, משבר האקלים והידלדלות מחצבי הפחם והנפט (ואולי גם הזמן שחלף מאסונות גרעיניים בעבר).

ענקיות ההייטק העולמיות, הזקוקות נואשות לחשמל, בונות כורים גרעיניים זעירים בטכנולוגיית SMR (כורים מודולריים קטנים). ה-SMR נחשבים ל"אייפון של עולם הכורים" בשל זמינותם; אבל כמו הכורים הישנים, הם מייצרים פסולת רדיואקטיבית.

אם טכנולוגיית ה-ADS תצליח, היא עשויה להסיר את המכשול המוסרי והסביבתי העיקרי בפני האנרגיה הגרעינית, ולהפוך אותה מאנרגיה מזהמת, המייצרת פסולת שיש "לקבור ולשכוח", לחלק מרכזי בתמהיל האנרגיה הירוקה של המאה ה-21.