Китай, пустыня Гоби: подготовка к испытанию ториевого реактора

Пока ториевые реакторы не доказали свою рентабельность, поскольку добыча тория дороже, чем урана. Торий — это слаборадиоактивный серебристый металл, который встречается в горных породах и в настоящее время редко используется в промышленности.

На краю пустыни Гоби, в месте под названием Увэй, Китай скоро испытает безопасную и недорогую ядерную энергию, для которой не потребуется ни вода для охлаждения топливных стержней ни уран. В этом экспериментальном ядерном реакторе в качестве топлива используется торий, и эксперты считают, что Китай станет первой страной, которая получит шанс коммерциализировать эту технологию, сообщает немецкий сайт Spektrum.de .

Реактор необычен уже тем, что внутри него циркулируют расплавленные соли вместо воды. Он может производить относительно безопасную и дешевую ядерную энергию, а также генерировать гораздо меньшее количество очень долгоживущих радиоактивных отходов, чем обычные реакторы.

Реактор, управляемый Шанхайским институтом прикладной физики (SINAP), спроектирован так, чтобы вырабатывать всего два мегаватта тепловой энергии — этого достаточно для снабжения до 1000 домашних хозяйств. Однако, если эксперименты увенчаются успехом, Китай надеется построить к 2030-му году реактор мощностью 373 мегаватт, который сможет снабжать электричеством сотни тысяч домашних хозяйств. По заявлению правительства провинции Ганьсу, строительство двух мегаваттного реактора должно было быть завершено к началу сентября, а пробный запуск намечен на конец этого месяца.

Что такое торий и почему он важен? Слаборадиоактивный серебристый металл, который встречается в горных породах и в настоящее время редко используется в промышленности, он является побочным продуктом растущей промышленности по добыче редкоземельных элементов в Китае и поэтому является привлекательной альтернативой импортируемому урану. «Тория гораздо больше, чем урана, поэтому его использование было бы очень полезной технологией в течение следующих 50 или 100 лет, когда запасы урана иссякнут», — сказал Линдон Эдвардс, инженер-ядерщик из Австралийской организации ядерной науки и технологий в Сиднее.

Тип реактора — одна из «совершенных технологий», которая должна помочь Китаю достичь цели по нулевому выбросу углерода примерно к 2050-му году, говорит специалист по моделированию энергии Цзян Кэцзюнь из Института энергетических исследований Национальной комиссии по развитию и реформам в Пекине. Китай строит реактор на основе тория в пустыне Гоби. Встречающийся в природе изотоп торий-232 не может быть расщеплен, но при облучении в реакторе он поглощает нейтроны и образует уран-233, то есть. делящийся материал, выделяющий тепло.

Торий был испытан в качестве топлива в других типах ядерных реакторов в таких странах, как США, Германия и Великобритания, и является частью ядерной программы в Индии. Однако до сих пор он не казался рентабельным, поскольку его добыча обходится дороже, чем уран, и, в отличие от некоторых природных изотопов урана, его необходимо превращать в делящийся материал. Некоторые исследователи выступают за использование тория в качестве топлива, поскольку считают, что его отходы имеют менее оружейные качества, чем уран, что делает его более безопасным и экологически чистым.

В отличие от урана, который в настоящее время используется на атомных электростанциях, при сжигании тория не образуется плутоний, высокотоксичный химический элемент. Есть еще одно преимущество — реактор этого типа не нужно строить рядом с водотоками, поскольку расплавленные соли сами по себе «служат теплоносителем, в отличие от обычных урановых электростанций, которым для охлаждения реакторов требуется огромное количество воды». В результате реакторы можно устанавливать в изолированных и засушливых регионах, например, в пустыне Гоби.

По сравнению с легководными реакторами на обычных атомных электростанциях, реакторы на расплавленных солях, работают при значительно более высоких температурах. В результате, по словам Чарльза Форсберга, инженера-ядерщика Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, вы можете вырабатывать электроэнергию намного эффективнее.

По данным Nature.com, в китайском реакторе будут использоваться соли на основе фторидов, которые при нагревании примерно до 450 ºC плавятся в бесцветную прозрачную жидкость. Соль действует как теплоноситель, отводя тепло от активной зоны реактора. Кроме того, вместо твердых топливных стержней в реакторах с расплавом солей также используется жидкая соль в качестве субстрата для топлива, такого как торий, которое должно непосредственно растворяться в активной зоне.

Реакторы с расплавом солей считаются относительно безопасными, поскольку топливо уже растворено в жидкости, и они работают при более низком давлении, чем обычные ядерные реакторы, что снижает риск взрывных расплавов. Однако некоторые критики говорят, что возможность создания реакторов на расплаве соли остается под вопросом, поскольку это создает дополнительные технические проблемы. «При очень высоких температурах соль может вызвать коррозию конструкций реактора, которые необходимо каким-то образом защитить», — сказал Жан-Клод Гарнье, глава Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA).

Когда Китай запустит свой пилотный реактор, это будет первый реактор на расплавленной соли, который будет работать с 1969-го года. В то время американские исследователи остановили свой реактор в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси. Это также будет первый реактор с жидкой солью, работающий на тории.

По словам Форсберга, китайский реактор станет «испытательным стендом, на котором можно будет многому научиться», от анализа коррозии до определения радионуклеотидного состава смеси в процессе ее циркуляции. «Мы собираемся изучить много в новой науке», — соглашается Саймон Миддлбург, ученый-ядерщик из Бангорского университета в Великобритании, — «Если бы они позволили мне, я был бы там первым».

Реакторы на расплаве соли — это лишь одна из многих передовых ядерных технологий, в которые Китай в настоящее время инвестирует. В 2002-м году межправительственный форум определил шесть перспективных реакторных технологий, которые необходимо ускорить к 2030-му году, включая реакторы, охлаждаемые жидким свинцом или натрием. В Китае есть программы для всех.

Некоторые из этих типов реакторов могут заменить угольные электростанции, говорит Дэвид Фишман, руководитель проекта в консалтинговой компании Lantau Group в Гонконге, — «По мере того, как Китай движется к углеродной нейтральности, он может снять котлы электростанции и дооснастить их ядерными реакторами».

«Но даже если Китай в конечном итоге заявляет о своей победе, ему не следует слишком быстро радоваться», — сказал Франческо Д’Ауриа, специалист по технологии ядерных реакторов из Пизанского университета, — «Проблема с коррозионными продуктами заключается в том, что вы осознаете их ущерб 10 лет спустя».

По словам официальных лиц, в случае успеха серийное производство может начаться уже в 2030-м году. Исследователи, непосредственно связанные с реактором, не ответили на запросы о подтверждении конструкции реактора и точных сроков начала испытаний.