A nukleáris hulladékok könnyebb kezelését szolgáló eljárást dolgoztak ki a Szegedi Tudományegyetem vezetésével a párizsi École Politechnique egyetem és a kaliforniai székhelyű Tri Alpha Energy vállalat munkatársai. A Kormány által támogatott nemzetközi projekt infrastrukturális hátterét a szegedi lézerközpont, az ELI-ALPS kutatóközpont biztosítja.

Nukleáris hulladék: a kihívás a hosszú élettartamú komponensek tárolása

„A nukleáris hulladék kezelésében speciális kihívást jelent a hosszú élettartamú komponensek tárolása, hiszen nemigen fogadja el a társadalom, hogy 100 ezer, sőt több millió évig garantálható lenne a sugárzó anyag helyben tartása. Ez azt jelenti, hogy a néhány, 100 évnél rövidebb felezési idejű anyagok tárolása megoldottnak tekinthető, a problémát az ennél jóval hosszabb felezési idejű anyagok jelentik” – fogalmazott Szabó Gábor, a Szegedi Tudományegyetem prorektora. A lézerfizikus hozzátette, a problémára a megoldást az úgynevezett „particionálás és transzmutáció” jelenti.

Modern alkímia: szétválasztás és átalakítás

A transzmutáció ötlete nem új, az már évtizedek óta ismert, hogy ezzel az eljárással a radioaktív hulladék kezelése lényegesen könnyebbé válik. A transzmutációs eljárások elterjedést két gyakorlati probléma gátolta. Egyrészt a jelenlegi eljárásokkal a transzmutációs folyamat nem, vagy csak igen korlátozott mértékben nyomon követhető. A másik probléma, hogy a transzmutációs folyamat beindításához és fenntartásához szükséges neutronok előállítása eddig nukleáris reaktorokban, vagy iongyorsítók segítségével történhetett, ami mind költség, mind méret, és egyéb biztonsági kockázatok tekintetében nem jelent reális megoldást. Az izotópok szétválasztásán túl az egyik kulcskérdés tehát az, hogy lehet-e olyan neutronforrást kifejleszteni, amely egyszerűen kezelhető, és az ára is jóval alacsonyabb, mint a rektoroké vagy gyorsítóké.

Lézeres sóolvadék-technológia: biztos kontroll mellett zajlik a szétválasztás

Az utóbbi néhány évben a lézeres részecskegyorsításban bekövetkezett jelentős fejlődésre támaszkodva Gérard Mourou, a párizsi École Politechnique egyetem professzora, a 2018. évi fizikai Nobel-díj nyertese és Toshiki Tajima a TAE vállalat tudományos igazgatója egy olyan javaslatot dolgoztak ki, amely mindkét problémát kezelni tudja. Egyrészt a transzmutáció folyékony halmazállapotú, átlátszó sóolvadékban történik, amely lehetővé teszi a magreakciók folyamatos ellenőrzését és biztos kontrollját. Másrészt a transzmutáció beindításához szükséges neutronok előállítását lézeres gyorsításon alapulva kívánja megoldani. Az elvégzett számítógépes szimulációk szerint a kellő számú és energiájú neutronok jó hatásfokú előállításához időben igen rövid lézerimpulzusok szükségesek. A demonstrációs kísérletek sikeres megvalósítására ezért a legnagyobb esélyt jelenleg a szegedi ELI-ALPS lézeres kutatóközpontban található lézerrendszerek adják.

A kutatók folyamatosan készülnek a lézertechnológia hasznosítására

Az elmúlt másfél évben három konferenciát rendeztek abból a célból, hogy – a nemzetközi tudományos közösség bevonásával továbbá számítva az ipar érdeklődésére is – kialakítsák a sóolvadékos transzmutátor vázlatos koncepcióját. A negyedik konferenciának a Szegedi Tudományegyetem adott otthont 2019. november 4-én. A tanácskozáson a tudományos pillérek szerint tagolva az eltelt időszakban végzett tudományos előrehaladást mutatták be, beleértve a közeljövőben tervezett első kísérletek előkészületi munkáit is.

Tudománytörténeti jelentőségűnek nevezete a projektet Rovó László, a Szegedi Tudományegyetem rektora. A workshop megnyitóján emlékeztetett, idén áprilisban írta alá az SZTE, az École Politechnique egyetem és a TAE vállalat azt az együttműködési szándéknyilatkozatot, amely biztosítja a kereteket ahhoz, hogy a három intézmény – további együttműködő partnereket is bevonva – a projektet sikeresen megvalósítsa. Kiemelte, a projekt szakmai kiválóságát fémjelzi a Nobel-díjas Gérard Mourou és a világhírű tudós, Toshiki Tajima részvétele is.

Palkovics: 2030-ra az a cél, hogy a magyar villamosenergia-előállítás 90%-a szén-dioxid-kibocsátás nélkül történjen

A rendezvényen Palkovics László innovációs és technológiai miniszter hangsúlyozta, a magyar energetikai politika egyik fő kihívása, hogy 2030-ra az országban az elektromos energia 90 százalékát szén-dioxid-kibocsátás nélkül állítsák elő. Ezt a célt nukleáris energia nélkül nem lehet teljesíteni. Kiemelte, a paksi blokk garantálja Magyarország ellátását, de az erőmű biztonságos és stabil működése mellett, legalább olyan fontos a keletkező hulladék kezelése is. Erre lehet megoldás a lézeres úton előállított neutronok alapuló transzmutátor.

A hosszú felezési idejű nukleáris hulladékot stabil vagy gyorsan lebomló magokká alakító lézeres neutron forrás kifejlesztését a Magyar Kormány, mint nemzeti kutatási programot három évre, összesen 3,6 milliárd forinttal támogatja. A miniszter kiemelte, a projekt infrastrukturális hátterét biztosító ELI-ALPS szegedi lézeres kutatóközpont kialakítása a befejező fázisához közeledik, hamarosan elkezdődik a felhasználói jellegű működés. Fenntartóként a kormány támogatja azt a javaslatot, hogy Szabó Gábor akadémikus, az SZTE prorektora legyen a szegedi lézerközpont, az ELI-ALPS új vezetője, az erről szóló döntés a tudományos közösség egyetértésével születhet meg – tette hozzá.

Magyarország a tudományos térképen

Allen Weeks, a magyarországi, a csehországi és romániai kutatóközpontok munkájának összehangolásáért felelős ELI Delivery Consortium vezérigazgatója személyesen is figyelemmel kíséri a transzmutációs projektet. Mint elmondta, a nukleáris hulladékok megfelelő kezelése az egész emberiség számára kiemelten fontos, a nemzetközi összefogásban megvalósuló projekt pedig nem csak Szegedet és az ELI-t, hanem Magyarországot is elhelyezi a tudományos világtérképen. A szakember szintén támogatta Szabó Gábor professzor kinevezését az ELI-ALPS élére. Mint mondta, a lézerfizikus egészen a kezdetétől részt vett a központ koncepciójának kidolgozásában, majd létrehozásában.