Физики восстанавливают технологию ториевых ядерных реакторов

Ученые из голландского центра ядерных исследований NRG вернулись к технологиям 70-х годов, чтобы решить энергетические проблемы будущего.

Впервые, начиная с 1976 года, команда исследователей из NRG возвращается к ядерным технологиям, которые используют расплав ториевой соли. Считается, что торий может привести нас к безопасным и чистым ядерным реакторам.

Ядерная панацея

В мире, который отчаянно пытается избавиться от зависимости углеводородов, ядерная энергетика выглядит достаточно привлекательной альтернативой. Несмотря на запятнанную репутацию, атомные электростанции имеют отличные показатели надежности и сроков эксплуатации. Ядерная энергетика также отличается чрезвычайно низкими показателями выбросов углекислого газа, даже меньше, чем у альтернативных источников, таких как ветровая или солнечная, если принимать во внимание этапы производства и эксплуатации.

Объективно, ядерная энергетика также имеет четыре главных недостатка. Во-первых, уран, используемый для питания реакторов, является редким элементом и очень дорогим. Во-вторых, подобные технологии могут быть с легкостью адаптированы для изготовления ядерного оружия. В-третьих, старые конструкции ядерных реакторов имеют недостатки, которые могут потенциально привести к расплавлению реакторной зоны и катастрофическим последствиям. И напоследок, еще не разработаны эффективные технологии переработки ядерных отходов, которая бы отвечала современным требованиям.

В прошлом веке исследователи и инженеры выяснили, что путем преодоления этих проблем является замещение урана и плутония. С 40-х годов ученые присматривались к торию.

Торий является довольно распространенным элементом в природе. В отличие от урана, ему не нужен специфический процесс обогащения, и его непросто использовать для изготовления ядерной бомбы. В дополнение, по конструкции ториевые реакторы значительно безопаснее: в случае выхода реакции из-под контроля, их можно просто выключить, а реакцию остановить. Что касается радиоактивных отходов, в ториевых реакторах они относительно недолговечны и перестают быть опасными уже через несколько веков.

Главное препятствие на пути к широкому применению тория заключается в том, что сам он не может достичь критической массы. Если взять определенное количество подготовленного урана и составить его вместе, количества нейтронного излучения от него будет достаточно, чтобы запустить цепную реакцию распада. Именно поэтому предыдущие попытки требовали добавления к торию урана, который выступал внешним источником нейтронов для реакции.

В период с 1960-х по 1976 год в Национальной лаборатории Оук-Ридж, США, проводили собственные эксперименты. Американские исследователи заменили твердые топливные элементы (ТВЭЛ)  соляным раствором фторида тория, однако результаты не оправдали ожиданий и эксперимент остановили. Впоследствии эту эстафету подхватили Индия, Китай и Индонезия. Эти страны также экспериментировали с идеей использования расплава тория в качестве топлива, однако идеи оставались идеями, пока в NRG не решили попытаться восстановить подход, который использовали в Оук-Ридж.

Европейский ториевый проект

NRG начала сотрудничество с Объединенным исследовательским центром лаборатории Европейской комиссии с целью реализации совместного многоэтапного проекта SALIENT —  SALt Irradiation ExperimeNT . Главная цель этой инициативы заключается в преобразовании ядерных реакторов на соляных расплавах тория в полноценные промышленные источники энергии с коммерческими возможностями.

Согласно сообщению адвокатской группы Thorium Energy World, на первом этапе исследователи сфокусируются на удалении из топливного цикла нежелательных благородных металлов, которые образуются при делении ядер тория.

Следующим шагом станет выбор общедоступных материалов, способных выдержать агрессивную среду соляного расплава тория. Инженеры могут также найти альтернативы, которые бы уменьшили траты на эксплуатацию такого реактора.

Группа надеется однажды получить полноценный промышленный ядерный реактор, который мог бы с легкостью удовлетворять локальные потребности в электроэнергии 24 часа в сутки. Поскольку реакторы на соляном расплаве тория не имеют твердых топливных элементов, инженеры смогут проводить «заправку» реактора в операционном режиме. Сейчас замена ТВЭЛ требует отключения энергоблоков АЭС. В перспективе ториевые электростанции будут лишены этих недостатков.

04.09.2017

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий