به گزارش تجارت نیوز، یکی از بزرگترین چالش‌های جهان امروز، تأمین انرژی پاک و پایدار برای آینده است. در حالی که تغییرات اقلیمی و آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی هر روز شدت می‌گیرد، نگاه دانشمندان بیش از پیش به سمت انرژی‌های جایگزین معطوف شده است. در این میان، همجوشی هسته‌ای به‌عنوان یک منبع بالقوه بی‌پایان و پاک انرژی مطرح است؛ فرآیندی که همانند خورشید، با ترکیب اتم‌ها انرژی تولید می‌کند. اما اجرای این فناوری در مقیاس تجاری، نیازمند دستیابی به یکی از سوخت‌های کلیدی آن یعنی «تریتیوم» است. اکنون دانشمندان آمریکایی روشی نوآورانه یافته‌اند: بازیافت زباله‌های هسته‌ای برای تولید این سوخت کمیاب و ارزشمند.
بازیافت زباله‌های هسته‌ای برای تولید تریتیوم
دانشمندان در آمریکا در حال کار روی طرحی هستند که زباله‌های هسته‌ای رادیواکتیو را به منبعی برای تولید تریتیوم، یکی از ایزوتوپ‌های نادر هیدروژن، تبدیل می‌کند. تریتیوم به‌همراه دوتریوم، ماده اصلی مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای است؛ فرآیندی که می‌تواند مقادیر عظیمی انرژی تولید کند و تقریباً هیچ گاز گلخانه‌ای منتشر نکند.
برخلاف شکافت هسته‌ای که امروز در نیروگاه‌های هسته‌ای به‌کار گرفته می‌شود و مقدار زیادی زباله خطرناک به جا می‌گذارد، همجوشی هسته‌ای به‌طور بالقوه بسیار پاک‌تر است. اما چالش بزرگ، کمبود شدید تریتیوم است.
ترنس تارنوفسکی، فیزیکدان برجسته از آزمایشگاه ملی لوس‌آلاموس (LANL)، در این زمینه می‌گوید: «در حال حاضر ارزش تریتیوم در بازار حدود ۳۳ میلیون دلار برای هر کیلوگرم است. نکته نگران‌کننده این است که آمریکا هیچ توان داخلی برای تولید این سوخت ندارد.»
کمبود جهانی تریتیوم
بر اساس داده‌ها، کل موجودی تریتیوم در جهان تنها حدود ۲۵ کیلوگرم است؛ عددی بسیار اندک که تنها می‌تواند انرژی مورد نیاز ۵۰۰ هزار خانه به مدت شش ماه را تأمین کند. این مقدار حتی کمتر از تعداد واحدهای مسکونی در شهر واشنگتن دی‌سی است.
در حال حاضر، کانادا تنها تولیدکننده تجاری اصلی تریتیوم است، اما میزان تولید آن پاسخگوی تقاضای روزافزون پروژه‌های همجوشی نیست.
زباله‌های هسته‌ای؛ فرصتی برای تبدیل بحران به فرصت
آمریکا هزاران تن زباله هسته‌ای انباشته‌شده دارد که نگهداری و ذخیره‌سازی آن هزینه‌های هنگفتی می‌طلبد. دانشمندان اکنون به این نتیجه رسیده‌اند که می‌توان همین زباله‌های رادیواکتیو را به منبعی برای تولید تریتیوم تبدیل کرد.
برای بررسی این ایده، چندین شبیه‌سازی کامپیوتری از طرح‌های احتمالی رآکتور انجام شد. در این شبیه‌سازی‌ها، یک شتاب‌دهنده ذرات برای آغاز واکنش‌های شکافت در زباله‌های هسته‌ای به کار گرفته شد. شکافت اتم‌ها باعث آزاد شدن نوترون‌ها می‌شود و این نوترون‌ها پس از مجموعه‌ای از واکنش‌های زنجیره‌ای، منجر به تولید تریتیوم می‌شوند.
ویژگی مهم این طرح آن است که شتاب‌دهنده امکان کنترل واکنش‌ها را فراهم می‌کند؛ به عبارت دیگر، اپراتورها می‌توانند فرآیند را به‌صورت ایمن روشن یا خاموش کنند، چیزی که در مقایسه با واکنش‌های زنجیره‌ای در رآکتورهای شکافت مرسوم بسیار مطمئن‌تر است.
ظرفیت تولید تریتیوم در این طرح
براساس تخمین‌های اولیه، یک رآکتور آزمایشی با توان ۱ گیگاوات قادر است سالانه حدود ۲ کیلوگرم تریتیوم تولید کند. این میزان بیش از ۱۰ برابر بیشتر از تولید یک رآکتور همجوشی با توان حرارتی مشابه است.
مرحله بعدی پژوهش، محاسبه دقیق هزینه‌های مالی این طرح و بهینه‌سازی راندمان تولید است. همچنین قرار است شبیه‌سازی‌های جدیدی انجام شود تا ایمنی و بازدهی رآکتور به شکل دقیق‌تر ارزیابی شود. یکی از ایده‌های پیشرفته نیز محصور کردن زباله‌های هسته‌ای درون نمک لیتیوم مذاب است؛ روشی که پیش‌تر در رآکتورهای تحقیقاتی سوخت اورانیومی به‌طور محدود استفاده شده بود.
چشم‌انداز آینده
به گزارش IE، تارنوفسکی تأکید می‌کند: «انتقال انرژی فرآیندی پرهزینه است، و هر زمان که بتوان آن را ساده‌تر کرد باید به آن سمت حرکت کنیم.» اگر این روش به مرحله اجرایی برسد، نه‌تنها مشکل کمبود تریتیوم برطرف خواهد شد، بلکه بخش بزرگی از زباله‌های هسته‌ای موجود نیز به شکلی مفید بازیافت می‌شود.
این پژوهش با حمایت مالی آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و اداره ملی امنیت هسته‌ای آمریکا انجام شده و نتایج آن قرار است در نشست پاییزی انجمن شیمی آمریکا (ACS) که از ۱۷ تا ۲۱ آگوست 2025 برگزار می‌شود، ارائه شود.
همجوشی هسته‌ای به‌عنوان آینده انرژی پاک جهان مطرح است، اما دستیابی به آن بدون تریتیوم تقریباً غیرممکن است. روش نوآورانه بازیافت زباله‌های هسته‌ای برای تولید این سوخت کمیاب می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت انرژی ایجاد کند. این رویکرد نه‌تنها بحران کمبود تریتیوم را برطرف می‌کند، بلکه به مدیریت یکی از پرهزینه‌ترین مشکلات یعنی ذخیره‌سازی زباله‌های رادیواکتیو نیز کمک خواهد کرد. در صورت موفقیت، این طرح می‌تواند راه را برای ساخت نخستین نیروگاه‌های تجاری همجوشی هموار سازد و جهان را یک گام به سمت آینده‌ای پاک و پایدار نزدیک‌تر کند.
