انرژی هسته‌ای یکی از راه‌های کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی محسوب می‌شود، اما نحوه برخورد با زباله‌های هسته‌ای جای نگرانی دارد. مواد زائد رادیواکتیو را می توان به عناصر پایدارتر تبدیل کرد، اما این فرآیند هنوز در مقیاس قابل دوام نیست. تحقیقات جدید به رهبری دانشمندان دانشگاه توکیو روشی را برای اندازه‌گیری، پیش‌بینی و مدل‌سازی دقیق‌تر بخش کلیدی فرآیند برای پایدارتر کردن زباله‌های هسته‌ای نشان می‌دهد. این می‌تواند به بهبود تأسیسات تصفیه زباله‌های هسته‌ای و همچنین نظریه‌های جدیدی در مورد چگونگی پیدایش برخی عناصر سنگین‌تر در کیهان منجر شود.
خود کلمه “هسته ای” می تواند برای برخی افراد محرک باشد، در ژاپن که بمب اتمی و فاجعه فوکوشیما برخی از لحظات مهم در تاریخ مدرن آن هستند، قابل درک است. با این حال، با توجه به کمبود نسبی فضای مناسب در ژاپن برای انواع انرژی های تجدیدپذیر مانند خورشید یا باد، انرژی هسته ای بخش مهمی از تلاش برای کربن زدایی بخش انرژی در نظر گرفته می شود. به همین دلیل، محققان سخت در تلاش برای بهبود ایمنی، کارایی و سایر موارد مرتبط با انرژی هسته ای هستند. دانشیار نوبواکی ایمای از مرکز مطالعات هسته‌ای دانشگاه توکیو و همکارانش فکر می‌کنند که می‌توانند در بهبود جنبه کلیدی انرژی هسته‌ای، یعنی پردازش زباله، کمک کنند.
به طور کلی، انرژی هسته‌ای با جوشاندن آب با استفاده از واکنش‌های فروپاشی هسته‌ای خودپایدار کار می‌کند. عناصر ناپایدار از هم جدا می‌شوند و از بین می‌روند و گرما آزاد می‌کنند که آب را به جوش می‌آورد و توربین‌ها را به حرکت در می‌آورد. اما این فرآیند در نهایت زباله‌های غیرقابل استفاده را به جای می‌گذارد که هنوز رادیواکتیو هستند. ایمای این زباله‌ها می‌توانند برای صدها هزار سال رادیواکتیو باقی بمانند، بنابراین معمولاً در اعماق زمین دفن می‌شوند. اما تمایل فزاینده‌ای برای کشف راه دیگری وجود دارد، راهی که از طریق آن می‌توان زباله‌های رادیواکتیو ناپایدار را پایدارتر کرد و از فروپاشی رادیواکتیو آن جلوگیری کرد. تبدیل شدن به آن را بسیار ایمن تر می کند.
دگرگونی مانند متضاد فروپاشی هسته ای است. به جای اینکه یک عنصر از هم جدا شود و تشعشع آزاد کند، می توان یک نوترون را به یک عنصر ناپایدار اضافه کرد و آن را به نوع کمی سنگین تر از خود تبدیل کرد. بسته به ماده اولیه، این شکل جدید می تواند به اندازه ای پایدار باشد که ایمن در نظر گرفته شود. مشکل این است که، اگرچه این فرآیند مدتی است که به طور کلی شناخته شده است، تعیین کمیت به اندازه کافی برای انتقال ایده به مرحله بعدی و تولید نمونه اولیه تاسیسات مدیریت زباله نسل جدید غیرممکن بوده است.
ایمای می‌گوید: «این ایده در واقع از یک منبع شگفت‌انگیز آمده است: ستارگان در حال برخورد، به‌ویژه ستاره‌های نوترونی. “به دنبال مشاهدات اخیر امواج گرانشی ناشی از ادغام ستاره‌های نوترونی، محققان توانسته‌اند روش‌های برهمکنش نوترون‌ها و توانایی آنها برای اصلاح عناصر دیگر را بهتر درک کنند. بر این اساس، ما از طیف وسیعی از ابزارها استفاده کردیم تا تمرکز خود را بر چگونگی این عنصر محدود کنیم. سلنیوم، یک محصول متداول ضایعات هسته ای، زمانی که توسط نوترون ها بمباران می شود، رفتار می کند.
انجام این نوع مشاهدات برای محققان دشوار است. در واقع، آنها قادر به مشاهده مستقیم اعمال تغییر شکل نیستند. در عوض، تیم می‌تواند مشاهده کند که چه مقدار از یک نمونه تغییر شکل نمی‌دهد، و با خواندن خوانش‌ها برای دانستن اینکه تبدیل در واقع رخ داده است، می‌توانند تخمین بزنند، هرچند بسیار دقیق، چه مقدار از نمونه تبدیل شده است.
ایمای گفت: «ما مطمئن هستیم که اندازه‌گیری‌های ما به دقت نرخ واقعی تبدیل سلنیوم ناپایدار به شکل پایدارتری را منعکس می‌کند. ما اکنون در حال برنامه‌ریزی برای اندازه‌گیری این میزان برای سایر محصولات پسماند هسته‌ای هستیم. امیدواریم این دانش با سایر زمینه‌های مورد نیاز برای تحقق تأسیسات تصفیه زباله هسته‌ای ترکیب شود و ممکن است در دهه‌های آینده شاهد این موارد باشیم. اگرچه هدف ما بهبود ایمنی هسته‌ای است. برای من جالب است که بین این تحقیق و اخترفیزیک رابطه دو طرفه وجود دارد. سنگین تر از آهن ساخته شد، از جمله موارد ضروری برای زندگی.
.Materials provided by University of Tokyo. Note: Content may be edited for style and length
