Kann man den radioaktiven Zerfall von Plutonium beschleunigen?

Die einfache Antwort ist nein, obwohl die Dinge, wie in der Physik üblich, etwas komplizierter sind.

Es gibt verschiedene Arten, wie Radionukleotide zerfallen: Alpha-Zerfall, Beta-Zerfall, Gamma-Zerfall und Spaltung. Diese werden alle durch die schwachen und starken Kernkräfte vermittelt, obwohl die elektromagnetische Kraft eine gewisse Rolle beim Alpha-Zerfall und der Kernspaltung spielt. Uns ist keine Möglichkeit bekannt, die beiden Nuklearstreitkräfte zu manipulieren. Im Prinzip könnten wir elektromagnetische Kräfte ändern, indem wir ein ausreichend starkes elektrisches Feld verwenden, aber die erforderliche Feldstärke wäre lächerlich hoch und weit außerhalb dessen, was wir uns vorstellen könnten.

Im Prinzip können wir den Zerfall von Kernen beeinflussen, indem wir Teilchen auf sie schießen. Zum Beispiel kann Uran zur Spaltung gebracht werden, indem Neutronen darauf geschossen werden (was genau in Kernreaktoren passiert). Im Allgemeinen ist dies kein praktischer Weg, um Atommüll zu verarbeiten, obwohl Sie im speziellen Fall von Plutonium Plutonium in Kernreaktoren spalten können (obwohl die Produkte der Spaltung immer noch radioaktiv sind). Gegenwärtig wären die Kosten für die Behandlung radioaktiver Abfälle auf diese Weise unerschwinglich.

Sie können mit Gammastrahlen den Zerfall bestimmter Kerne auslösen, genauso wie Sie mit einfallender Strahlung die Emission von Photonen von angeregten Atomen anregen können. Du kannst sogar eine Bombe bauen, wenn das dein Ding ist. Bei Atomen dagegen gibt es eine stimulierte Emission - mit Hilfe von Photonen, die mit dem "zukünftigen" Photon kohärent sind. Dies zeigt, dass die "Umgebung" etwas wichtig ist. Sobald die Umgebung kompliziert und schwer zu kontrollieren ist, kann man locker denken, dass der zufällige Charakter von Zerfällen auf den zufälligen Charakter der "auslösenden QM-Umgebung" zurückzuführen ist.

UPDATE: Ich habe vergessen zu erwähnen, dass die Zerfallswahrscheinlichkeit erhöht werden kann, zum Beispiel durch Kollision mit einem anderen Teilchen für die richtige Energie, und genau so funktionieren spaltungsbasierte Atombomben. Aber auch hier ist nichts Besonderes daran, dass das jeweilige Atom zerfällt, und es sind einfach die an der Kollision beteiligten Teilchen, die die erhöhte Zerfallswahrscheinlichkeit haben. (Ich muss zugeben, dass ich dieses Bild auf die Grundlagen reduziert habe, da es sonst eine weitaus technischere Diskussion sein müsste).

Ja, es gibt eine Möglichkeit, die nuklearen Zerfallsraten zu beschleunigen.

Der Ionisationszustand der Spezies hat einen gewissen Einfluss auf die Zerfallsrate.

http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.77.5190

Auch der Neutrinofluss hat einen gewissen Effekt.

http://arxiv.org/abs/physics/0412007

Diese Bedingungen sind für Ihre Brennstäbe vielleicht unerheblich, aber sicherlich eine Überlegung wert.

Nein.

Wenn es um radioaktiven Zerfall geht, explodiert in diesem Moment ein instabiler Kern zu stabilen. Und ein weiterer völlig identischer Kern wartet tausende Jahre auf die Explosion. Dies ist ein großartiges Beispiel für das Prinzip der Unsicherheit. Wir wissen nicht genau, warum es passiert. Wir haben nur Daten über ihre Explosionswahrscheinlichkeit beobachtet (deshalb sprechen wir von der Wahrscheinlichkeit des Zerfalls einer großen Anzahl von Kernen). Es passiert ohne Grund. Wir haben noch kein vollständiges Verständnis der Quantenwelt, daher können wir keinen Weg finden, sie zu kontrollieren, während die Lösung im Bereich „natürlicher Weg“ bleibt.

Eine Möglichkeit, Atommüll schnell zu verarbeiten, besteht darin, dies auf nicht natürliche Weise zu tun (wie Atombomben usw. funktionieren), aber das wäre kostspielig und der Prozess ist nicht umweltfreundlich.
Die Forschung zur kostengünstigen, umweltfreundlichen Verarbeitung von Atommüll ist jedoch im Gange. Wenn es erfolgreich war, werden wir darüber hören.