पुढील पिढीचे अणु रिएक्टर नवीन कचरा व्यवस्थापन आव्हानांचा सामना करत आहेत

अणु कचरा नियमावली आणि त्याची मर्यादा

जगतील अणु शक्ति प्रकल्प दर वर्षी अंदाजे 10,000 मेट्रिक टन खर्च होणारे इंधन कचरा निर्माण करतात, तर जागतिक विजेचा लगेच 10 टक्के निर्माण करतात। सात दशकांमध्ये, उद्योगाने एक चांगल्या प्रकारे समजलेली हाताळणी प्रणाली विकसित केली आहे: खर्च होणारे इंधन रिएक्टरमधून शीतलन पूलमध्ये जाते, नंतर सूख्या पेटीमध्ये, आणि शेवटी खोल भूगर्भीय संचयांमध्ये जाते। फिनलंड प्रत्यक्षात अशी सुविधा बांधण्यात सर्वात पुढे आहे; त्याचे Onkalo साइट दक्षिण-पश्चिम किनारपट्टीवर या वर्षी कार्यान्वित होण्याची अपेक्षा आहे। याउलट, संयुक्त राज्य अमेरिका राजकीय विरोधामुळे त्याच्या नियोजित Yucca Mountain संचयांना कधीच आगे केले जाऊ शकले नाही।

आता रिएक्टर डिजाइनची एक नवीन पिढी व्यावसायीकरणाकडे जात आहे, आणि विशेषज्ञ सावध करतात की त्यांना भौतिक कचरा-हाताळणी अवसंरचना आणि नियामक चौकटी दोन्हींमध्ये संशोधन आवश्यक असतील।

नवीन इंधन, नवीन समस्या

उच्च-तापमान गॅस-शीतलित रिएक्टर, X-energy द्वारे विकसित होत असलेल्या, TRISO इंधन वापरतात — यूरेनियम कर्नल जो ग्राफाइट गोलांमध्ये एम्बेड केलेल्या अनेक सुरक्षात्मक स्तरांने वेढलेल्या। ग्राफाइट, ऑपरेशन दरम्यान दूषित, यूरेनियम-असणारी सामग्रीपासून सहजपणे विभक्त केले जाऊ शकत नाही। संपूर्ण असेंबली उच्च-स्तरीय कचरा म्हणून हाताळली जाणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे कचरा प्रवाह समतुल्य हलक्या-पाण्याच्या रिएक्टरपेक्षा लक्षणीयरित्या अधिक विस्तृत होता है। X-energy लक्षात घेतो की TRISO च्या सुरक्षात्मक स्तर ओल्या भंडारणाची आवश्यकता दूर करतात — इंधन सरासरी सूख्या भंडारणामध्ये जाऊ शकते — परंतु मोठ्या प्रमाणात हाताळणीच्या आव्हानांची वास्तविकता राहते।

वितळलेल्या-मिठीचे रिएक्टर एक वेगळी समस्या सादर करतात। अणु इंधन सरासरी वितळलेल्या मिठीमध्ये विरघळते जे शीतलक म्हणूनही काम करते। याचा अर्थ असा आहे की जेव्हा रिएक्टर बंद केला जातो तेव्हा वितळलेल्या मिठीची संपूर्ण मात्रा प्रभावीपणे उच्च-स्तरीय कचरा असते, पारंपरिक डिजाइनपेक्षा खूप जास्त जेथे फक्त इंधन असेंबलीज उच्च-स्तरीय कचरा असतात।

वेगवान रिएक्टर आणि उष्णता समस्या

सोडियम-शीतलित वेगवान रिएक्टर, TerraPower च्या Natrium डिजाइनद्वारे प्रतिनिधित्व केलेल्या (ज्याला मार्च च्या सुरुवातीस NRC बांधकाम परवानगी मिळाली), इंधन अधिक पूर्णपणे जाळतात आणि सामग्रीच्या प्रति युनिट अधिक ऊर्जा काढतात। परंतु वेगवान रिएक्टरमधून खर्च होणारे इंधन विखंडन उत्पादनांची उच्च सांद्रता असते आणि प्रति युनिट वस्तुमान लक्षणीयरित्या अधिक उष्णता निर्माण करते।

उष्णता संचय डिजाइनमधील प्राथमिक अभियांत्रिकी मर्यादा आहे। खोल संचयांना हे सुनिश्चित करावे लागेल की खर्च होणारे इंधन आसपासची खडक संरचनात्मक समझोता किंवा भूजल रसायन विज्ञान बदलांच्या बिंदूपर्यंत गरम करत नाहीत। वेगवान रिएक्टर इंधनमधून उच्च उष्णता आउटपुट म्हणजे संचयांना कचरा पॅकेजांमध्ये खूप मोठे अंतर किंवा स्थायी स्थापनापूर्वी दीर्घ कालावधीसाठी सक्रिय शीतलन आवश्यक आहे — दोन्ही क्षमता आणि खर्चाला परिणाम करतात।

सोडियम शीतलकहून एक रासायनिक जटिलता आसे होते: सोडियम पाण्याशी हिंसकरित्या प्रतिक्रिया करते, त्यामुळे सोडियम-दूषित इंधन सहजपणे पाण्याच्या शीतलन पूलमध्ये जाऊ शकत नाही। TerraPower ने अवशिष्ट सोडियम काढून टाकण्यासाठी नायट्रोजन-फुंकार प्रक्रिया डिजाइन केली आहे, जिथे आपल्या स्वतःच्या सुरक्षा आवश्यकतांसह हाताळणीचा चरण जोडला आहे।

उद्योग याबद्दल काय करत आहे

Nuclear Innovation Alliance ने प्रत्येक मुख्य उन्नत रिएक्टर प्रकारसाठी विल्हेवाट मार्ग तपास करणारी एक सर्वसमावेशक 2024 रिपोर्ट प्रकाशित केली। अधिकांश विशेषज्ञ सहमत आहेत की विद्यमान संस्थागत चौकटी अभियांत्रिकी संशोधनांसह नवीन कचरा प्रकारांना समायोजित करू शकतात, जरी अणु रिएक्टर प्रत्यक्षात कार्यान्वित न होईपर्यंत त्या संशोधनांचे प्रमाण अनिश्चित राहते। संशोधक Allison MacFarlane सारांश देतात: "हे रिएक्टर अजून अस्तित्वात नाहीत, त्यामुळे आम्हाला ते कचरा निर्माण करतील त्याबद्दल प्रत्यक्षातून खूप माहिती नाही।"

हा लेख MIT Technology Review द्वारे रिपोर्टिंगवर आधारित आहे। मूळ लेख वाचा।