核废料或成未来清洁能源来源
2025/09/25 | via. 媒体 美国趣味科学网站
摘要:“这项技术当今即可实现,这将为我们如何利用政府持有的现有乏核燃料带来重大范式变革。
一位科学家说,核废料可被重新利用,转化为核聚变必需的稀有同位素,理论上能产生近乎无限的清洁能源。
这种放射性氢同位素名为氚,在地球上不能天然获取,生产成本高昂且产量有限。最近举行的美国化学学会秋季会议上,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家特伦斯·塔尔诺夫斯基提出,可从核裂变的副产品中提取氚(现有核反应堆是通过核裂变获得能量)。
核聚变是通过原子结合释放能量的过程。虽然理论上多种聚变反应都能产生能量,但较常见的是氚同氘(氢的另一种同位素)聚变生成氦。然而截至目前,核聚变尚未实现商业化规模应用,因为科学家仍未找到实现大规模点火(自持反应所产生的能量超过输入能量的临界点)的方法。
另一大障碍是氚等燃料的成本问题。塔尔诺夫斯基说:“核聚变有潜力提供充足的零排放能源,但目前氚的获取量有限且成本高昂,这构成了阻碍该技术成功的障碍。”
大量收集氚存在难题:该同位素具有放射性且半衰期极短。塔尔诺夫斯基解释说,库存氚每年会衰减5.5%,“因此无法像其他能源那样将过多的氚储存起来,并在50年后仍能全部取用”。塔尔诺夫斯基说,未来的核聚变电站若想成功运行,必须开发出新的、更廉价的氚生产方式,“这一生产能力需要提前建成并投入运行”。
当前的核电站依赖核裂变技术(原子分裂释放能量),但裂变会产生大量核废料。根据美国环境保护署的数据,乏核燃料(曾用于核裂变但已无法使用的燃料)由无法再利用的铀和钚,以及锶、碘同位素等裂变产物组成,这些物质衰变过程可能长达数亿年。
据塔尔诺夫斯基预测,同等能耗下,该设计所生产的氚可达其他方法的10倍以上。他在声明中指出,目前美国缺乏稳定、可预测且廉价的氚供应,与此同时,美国确实拥有数千吨核废料——这些废料的储存成本高昂且对周边环境存在潜在危害。“这项技术当今即可实现,这将为我们如何利用政府持有的现有乏核燃料带来重大范式变革。”
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