Безопасные АЭС будут работать на тории

Этот реактор разработал нобелевский лауреат профессор Карло Руббиа (Carlo Rubbia). В целом это классический реактор с паровой турбиной, но тем не менее его называют четвертым поколением реакторов для АЭС и предсказывают широкое внедрение новой технологии в 2025-2030 годах. Что же особенного в реакторе Руббиа? Это, конечно, топливо - торий.

Запасов тория на планете в 3-5 раз больше, чем урана. Более того, практически весь добытый торий может использоваться в качестве топлива по сравнению только с 0,7% урана, добытого из урановой руды. Проще говоря, в энергетическом выражении 1 тонна добываемого тория эквивалентна 200 тоннам урановой руды или 3,5 млн тонн угля.

На заре атомной энергетики от тория отказались во многом из-за того, что при его распаде не образовывался оружейный плутоний, необходимый военным ведущих атомных держав. Но сегодня это скорее достоинство, чем недостаток – при распаде тория не загрязняется окружающая среда, в отходах нет примесей плутония и продуктов с длительным периодом распада.

Норвежская группа Aker Solutions уже приобрела патент на ториевый топливный цикл у Карло Руббиа и работает над проектом небольшого реактора ADTR мощностью 600 мВт стоимостью 2 млрд фунтов стерлингов, который можно разместить под землей без необходимости сооружать мощный железобетонный защитный купол. В настоящее время компания ищет партнеров в США, России и Китае для постройки первого опытного образца.

Электростанция ADTR использует торий в качестве основного топлива. Торий сам по себе не способен обмениваться тепловыми нейтронами и выступать в качестве горючего, это скорее топливное сырье, которое захватывает ядерные частицы и нейтроны и затем преобразуется в аналог уранового топлива, который может реагировать на процесс деления и производить энергию. Карло Руббиа предлагал использовать ускоритель протонов с энергией пучка от 800 МэВ до 1 ГэВ для обстрела топливного элемента из тория и применять свинец в качестве теплоносителя. Высокоэнергетические пучки частиц используются для стимуляции реакции, которая производит энергию, достаточную для питания ускорителя частиц и отправки в энергосеть. Эту схему называют субкритическим реактором с ускорительной системой.

Для того чтобы получить нейтроны, необходимые для запуска реакции, в ADTR планируется использовать аналогичный ускоритель частиц, расщепляющий ядро и инициирующий процесс деления. Эту особенность тория (отсутствие самоподдерживающегося деления) конструкторы реактора использовали для обеспечения безопасности ториевой АЭС. Так как реакция с выделением тепла идет только благодаря бомбардировке тория протонами, выключение протонного ускорителя приводит к мгновенной остановке реактора.

Преимуществом ADTR также является длительный цикл работы топливного элемента, что снижает утечки материала, высокая безопасность и отсутствие необходимости обогащения топлива. Размещение реактора под землей также имеет серьезные плюсы в плане обеспечения безопасности. Выброс инертных газов из ториевого реактора всего в 0,006 раз больше, чем из обычных реакторов и в дополнение он может быть использован как "печь" для сжигания опасных актинидов (уран, плутоний, америций, кюрий и т.д.), что позволяет избежать опасного и дорогостоящего процесса утилизации ядерных отходов.

В настоящее время активную разработку ториевых реакторов ведет и Индия, которая обладает 32% мировых запасов тория (290 тыс. тонн). Самыми крупными разведанными месторождениями владеет Австралия (300 тыс. тонн), у США запасы тория составляют 160 тыс. тонн. Активное внедрение ториевых реакторов в энергетику позволит создать большие и относительно чистые мощные источники энергии, которые так необходимы человечеству.