Благодаря искусственным алмазам, ядерные отходы превратятся в источник энергии

07 января15:24
Благодаря искусственным алмазам, ядерные отходы превратятся в источник энергии

Ни для кого не секрет, что одной из наиболее актуальных проблем нынешнего столетия считается проблема утилизации отходов ядерных электростанций. Дело в том, что на данный момент такие отходы  отправляют на длительное хранение в специально предназначенных для этой цели хранилищах.

Между тем, отработавшие отходы атомных станций содержат значительное количество радиоактивных изотопов, в которых нуждаются различные отрасли промышленности и медицина, более того, некоторые изотопы содержать значительное количество заключенной в них энергии.

В связи с этим, учёными-физиками и химиками из Бристольского университета был найден способ, как преобразовать тысячи тонн ядерных отходов конкретного вида в своего рода алмазные ядерные батареи, обладающие способностью к выработке электрического тока, правда, справедливости ради, надо сказать, не очень большой силы, но при этом в течение времени, которое превышает срок существования человеческой цивилизации.

Обозначенная группа учёных работала над проблемой, связанной с  переработкой отходов одного из основных источников этих отходов в Великобритании - речь идёт об устаревших ядерных реакторах типа Magnox, отработавших уже по полвека, а потому подлежащих, по сути, списанию и дальнейшей замене на более современные реакторы.

Следует отметить, что в реакторах первого поколения имеет место использование графитовых блоков в качестве регуляторов скорости реакции ядерного расщепления, благодаря способности последних поглощать и замедлять нейтроны. Многолетнее пребывания в условиях высокой радиации привело к тому, что нейтральный углерод в графите, во всяком случае его значительная часть, превратилась в радиоактивный изотоп углерод-14. Вот таких графитовых блоков в Британии на данный момент скопилось в количестве, превышающем сто тонн.  

Следует отметить, что распадаясь, углерод-14 вырабатывает низкоэнергетическое бета-излучение, которое, по сути, являет собой электроны, не способные "пробить" уже несколько сантиметров воздуха. Однако при  этом значительное число графитовых блоков являют собой опасность для окружающей среды, и вместо того, чтобы "похоронить" их, учёные из Бристольского университета разработали метод выделения из него практически всего углерода-14 и превращения его в искусственные алмазы.

Более того, бристольскими исследователями обнаружено, что львиная часть углерода-14 сосредоточена внутри графитовых блоков неравномерно, поскольку, что очевидно, большая часть радиоактивного изотопа находится в тех частях блоков, которые находились ближе всего к урановым топливным стержням. В связи с этим, учёные, нагревая графитовые блоки с более радиоактивной стороны до температуры, добились того, что радиоактивный углерод покинул графит в виде газа, который собирается, охлаждается и в условиях высокого давления преобразовывается в искусственные алмазы.

Алмаз  - это вещество, производящее под воздействием определённых видов радиоактивного излучения небольшой электрический ток. А в данном случае алмаз, который, главным образом, состоит из радиоактивного углерода, сам являет собой источник этой радиации. В связи с этим, алмазная ядерная батарея не имеет никаких движущихся частей, она поглощает создаваемую ею же радиацию и, что очень важно, при  этом не требует никакого обслуживания.

Искусственные алмазы, которые изготовлены из углерода-14 в достаточной степени радиоактивны, в связи с этим, они облачены в слой из обычного нерадиоактивного искусственного алмаза. Этот слой удерживает бета-излучение достаточно хорошо, снижая его интенсивность практически до нуля, а высокая прочность алмаза позволяет ему выступать в роли защиты, обеспечивающей сохранность внутреннего радиоактивного ядра батареи.