El apetito del mundo por la electricidad es impulsado por todo, desde vehículos eléctricos (EV) hasta inteligencia artificial.
Cumplir con esa demanda con fuentes bajas en carbono se ha convertido en uno de los mayores desafíos del siglo. Entre las soluciones más prometedoras se encuentra la fusión nuclear. Esta es una reacción que fusiona los átomos de hidrógeno para liberar una gran cantidad de energía limpia.
Sin embargo, Fusion ofrece la tentación de abundante poder con pequeños desechos radiactivos, que enfrenta un obstáculo importante. La rareza del tritio es un raro isótopos de hidrógeno que sirven como su importante combustible.
Actualmente, los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL) creen que es poco probable que existiera la respuesta a esta escasez: en el almacenamiento de residuos nucleares de los Estados Unidos.
La rareza del tritio
El tritio es esencial para muchos diseños de fusión propuestos, pero solo existe naturalmente en pequeñas cantidades de la atmósfera.
Las reservas mundiales actuales son solo decenas de libras a decenas de libras, que se producen principalmente como subproductos del reactor de fisión canadiense.
Con un precio de alrededor de $ 15 millones por libra, Tritium es una de las sustancias más caras del planeta, y Estados Unidos no tiene una fuente nacional.
Sin un suministro confiable, las capacidades de fusión se retrasan décadas y avances en la tecnología de reactores.
Residuos nucleares: recursos increíbles
Mientras tanto, Estados Unidos está abordando el problema opuesto con los desechos nucleares.
Las plantas de fisión comercial producen miles de toneladas de materiales altamente radiactivos que requieren un almacenamiento costoso a largo plazo. Este desperdicio presenta un riesgo para los ecosistemas y la salud humana si falla la contención.
El físico LNNL Terence Tarnowsky está investigando ideas audaces. Al utilizar esta responsabilidad como fuente de tritio, convierte esta responsabilidad en un activo.
Su investigación sugiere que al repensar cómo Estados Unidos maneja los subproductos radiactivos, puede generar su propio suministro.
Cómo funciona el concepto
En lugar de confiar en la reacción en cadena de los reactores de fisión tradicionales, los sistemas de Tarnowsky usan aceleradores de partículas para atacar los desechos nucleares con energía.
Este proceso controla una serie de reacciones que finalmente producen tritio. El acelerador se puede encender y apagar para evitar el riesgo de fugitivos en los diseños tradicionales de reactores.
El modelo de computadora muestra que una instalación que se ejecuta en un Gigawatt (una instalación aproximada equivalente a la fuente de alimentación de 800,000 hogares puede producir alrededor de 4.4 libras de tritio por año.
Su poder es comparable a la producción total de todos los reactores nucleares en Canadá, pero es más eficiente.
De hecho, los cálculos de Tarnowsky sugieren que este enfoque puede producir más de 10 veces más tritio que una planta de fusión del mismo tamaño.
Los desafíos de ingeniería están por delante
Convertir las simulaciones en realidad no es fácil. Tarnowsky está mejorando su modelo para evaluar el costo, la seguridad y la escalabilidad.
Una opción prometedora es encerrar los desechos nucleares en sales de litio fundido. Esto sirve tanto como protección contra la extracción de material de refrigerante y de grado de arma.
Muchos de los bloques de construcción en tales sistemas ya existen, pero nunca se han combinado de esta manera. Esta investigación no se trata de inventar desde cero, sino de repensar cómo se establece la tecnología.
Acelerar el desarrollo de la energía de fusión
Si tiene éxito, este enfoque puede resolver dos problemas al mismo tiempo. Es para proporcionar el combustible necesario para reducir la carga del almacenamiento de residuos nucleares y hacer que la fusión sea una fuente de energía viable.
La idea está en la etapa experimental, pero su significado es enorme. En lugar de ver los desechos nucleares como solo subproductos peligrosos, se puede reconstruir como un recurso valioso en las transiciones globales de energía limpia.
Al convertir los desechos en combustible, los investigadores pueden reducir los costos, reducir los riesgos y acercar sus sueños de energía limpia interminable a la realidad.
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