Торий: спасет ли он планету от энергетического кризиса? Ториевый реактор


О ториевых реакторах - Это стоит прочитать

ТОРИЙТорий – природный слабо радиоактивный металл, открытый в 1828 г. шведским химиком Йенсом Берцелиусом, который назвал его в честь Тора, бога войны скандинавских народов. В небольших количествах он присутствует во многих горных породах и грунтах, где его содержание почти в три раза превышает содержание урана. В почве содержится приблизительно шесть частей тория на миллион.

Торий встречается во многих минералах, наиболее распространенным из которых является редкоземельный минерал – фосфат тория – монацит, в котором содержится до 12% оксида тория. Залежи этого минерала имеются в нескольких странах. Торий-232 распадается очень медленно (его период полураспада почти в три раза превышает возраст Земли), но другие изотопы тория содержатся в нем и в цепях распада урана. Большинство из них являются короткоживущими элементами, и поэтому они намного более радиоактивны, чем Th-232, хотя в массовом отношении их содержание ничтожно мало.

Мировые запасы тория (доступные для добычи)
Страна Запасы (в тоннах)
Австралия 300000
Индия 290000
Норвегия 170000
USA 160000
Канада 100000
Южная Африка 35000
Бразилия 16000
Прочие страны 95000
Всего 1200000
(Служба геологической разведки USA, Запасы минералов, 1999 г.)
Торий в качестве ядерного топлива
Торий, как и уран, может использоваться в качестве ядерного топлива. Сам по себе не являющийся делящимся материалом Th-232 поглощает медленные нейтроны и образует делящийся уран-233. Как и U-2238, торий-232 является топливным сырьем.

По одному из существенных показателей U-233 превосходит уран-235 и плутоний-239, имея более высокий выход нейтронов на один поглощенный нейтрон. Если начать реакцию с помощью другого делящегося материала (U-235 или Pu-239), можно реализовать цикл наработки делящегося материала, напоминающий, но более эффективный, чем цикл на U-238 и плутоний в реакторах на медленных нейтронах. Th-232 поглощает нейтрон и преобразуется в Th-233, который при распаде переходит в Ра-233, а затем в U-233. Облученное топливо можно выгрузить из реактора, U-233 отделить от тория и загрузить в другой реактор, как часть замкнутого топливного цикла.

За последние 30 лет появился интерес к торию в качестве ядерного топлива, поскольку его запасы в земной коре в три раза превышают запасы урана. Кроме того, в реакторах можно использовать весь добываемый торий в отличие от 0,7% изотопа U-235 из природного урана.

Основным вариантом в реакторах типа PWR могут быть топливные сборки, смонтированные так, что бланкет, состоящий главным образом из тория, покрывает затравочный элемент с большей степенью обогащения, содержащий U-235, который производит нейтроны для подкритического бланкета. Поскольку U-233 производится в бланкете, он там же и сгорает. Здесь речь следует о легководном реакторе-бридере, который успешно прошел демонстрационные испытания в USA в 1970 годах.

Научно-исследовательские и конструкторские разработки

Возможность реализации ториевых топливных циклов изучается уже около 30 лет, однако значительно менее интенсивно, чем урановых или уран-плутониевых циклов. Основные исследовательские и конструкторские работы проводились в Германии, Индии, Японии, Рф, Великобритании и USA. Было проведено также и пробное облучение ториевого топлива в реакторах до получения высокого уровня выгорания. Полностью или частично загружались ториевым топливом несколько опытных реакторов.

К заслуживающим внимания экспериментам по ториевому циклу относятся следующие (первые три проводились на высокотемпературных реакторах с газовым охлаждением):

  • В период с 1967 по 1988 годы в Германии более 750 недель эксплуатировался экспериментальный реактор AVR с насыпным бланкетом при мощности 15 МегаВт. 95% всего периода работы реактора составляла работа на ториевом топливе. Топливо представляло собой 100000 топливных элементов в виде шариков. Общий вес ториевого топлива составлял 1360 кг; торий использовался в смеси с высокообогащенным ураном. Максимальная глубина выгорания составила 150000 МВт·сутки/т.
  • Ториевые ТВЭЛы, состоящие из тория и урана в соотношении 10:1, в течение 741 суток облучались в реакторе Dragon мощностью 20 МегаВт в английском городе Уинфит. Реактор Dragon эксплуатировался в рамках совместного проекта, в котором, наряду с Великобританией, с 1964 по 1973 годы участвовали Австрия, Дания, Швеция, Норвегия и Швейцария. Ториево-урановое топливо использовалось для производства U-233, который заменял потребляемый U-235 примерно в том же соотношении. Топливо могло работать в реакторе в течение шести лет.
  • В 1967-1974 годах в USA работал высокотемпературный реактор Peach Bottom на уран-ториевом топливе мощностью 110 МегаВт производства компании General Atomic.
  • В Индии в 1996 г. в Калпаккаме в качестве источника нейтронов был запущен экспериментальный исследовательский реактор Kamini мощностью 30 кВт, работавший на U-233, полученном путем облучения ThO2 на другом реакторе. Реактор был построен неподалеку от бридерного реактора на быстрых нейтронах мощностью 40 МегаВт, в котором и облучался ThO2.
  • В Нидерландах в течение трех лет эксплуатировался гомогенный реактор с водяной смесью мощностью 1 МегаВт. В реакторе использовалось топливо в виде раствора высокообогащенного урана и тория; с целью удаления продуктов деления непрерывно велась переработка, в результате которой с высоким К.П.Д. производился U-233.
  • Проводился ряд экспериментов с реакторами на быстрых нейтронах.
Энергетические реакторы
  • На базе реактора AVR в Германии был разработан 300 МегаВт-реактор THTR, проработавший с 1983 по 1989 годы; реактор работал на насыпном бланкете из 674000 элементов, из которых больше половины представляло собой уран-ториевое топливо, а остальные – графитовый замедлитель и нейтронные поглотители. ТВЭЛы непрерывно обновлялись при загрузке, и в среднем прошли через реактор шесть раз. Производство топлива было поставлено на промышленную основу.
  • Реактор Fort St Vrain был единственным в USA коммерческим реактором, работавшем на ториевом топливе; этот реактор также был сконструирован на базе немецкого AVR и проработал с 1976 по 1989 годы. Это был высокотемпературный реактор (1300°С) с графитовым замедлителем и гелиевым охлаждением с проектной мощностью 842 МегаВт (330 МегаВт электрических). Топливные элементы были изготовлены из карбида тория и карбида Th/U-235 в виде микросфер, для удержания продуктов деления, покрытых диоксидом кремния и пироуглеродом. ТВЭЛы имели форму шестигранных колонн («призм»). В реакторе использовалось почти 25 тонн тория; глубина выгорания составила 170000 МВт·сутки/т.
  • Исследования ториевого топлива для реакторов типа PWR проводились на американском реакторе Shippingport; в качестве исходного делящегося материала топлива использовались U-235 и плутоний. Был сделан вывод, что торий серьезно не повлияет на режимы работы и сроки эксплуатации активной зоны. Здесь же с 1977 по 1982 годы успешно прошли испытания легководного бридерного реактора затравочно-бланкетного типа на ториево-урановом топливе, покрытым сплавом циркония.
  • В 60-мегаваттном реакторе Lingen типа BWR в Германии использовались Th/Pu-ТВЭЛы.
Индия

В Индии с целью повышения эффективности после запуска в блоки 1 и 2 А.Э.С в Какрапаре было загружено 500 кг ториевого топлива. 1-Ый блок А.Э.С был первым в мире реактором, в котором для выравнивания мощности в активной зоне использовался не обедненный уран, а торий. Работая на ториевом топливе, 1-й блок вышел на полную мощность за 300 суток, а 2-й блок – за 100 суток. Ториевое топливо планируется использовать в блоках 1 и 2 А.Э.С в Кайга и в блоках 3 и 4 А.Э.С в Раджастане, которые находятся в стадии строительства.

Обладая запасами тория, в шесть раз превышающими запасы урана, Индия в качестве основной задачи промышленного производства энергии поставила задачу внедрения ториевого цикла, которая будет решаться в три этапа:
  • тяжеловодные реакторы CANDU, работающие на топливе из природного урана, будут использоваться для наработки плутония;
  • реакторы-бридеры на быстрых нейтронах (FBR) на основе полученного плутония будут производить U-233 из тория;
  • перспективные тяжеловодные реакторы будут работать на U-233 и тории, получая 75% энергии из тория.

Отработанное топливо затем будет перерабатываться для восстановления делящихся материалов и их последующей переработки;

Разработка перспективных реакторов

Конструкторские решения по перспективным реакторам на ториевом топливе включают:

  • Легководные реакторы, использующие в качестве топлива оксид плутония (PuO2), оксид тория (ThO2) и(или) оксид урана (UO2), из которых изготовляются стержневые ТВС.
  • Высокотемпературные реакторы с газовым охлаждением (HTGR) двух типов – с насыпным бланкетом и призматическими топливными сборками.
  • Газотурбинные модульные реакторы с гелиевым охлаждением (GT-MHR). Результатом проведенных в USA исследований на реакторах типа HTGR стали призматические ТВС. Использование гелия для охлаждения при высоких температурах и сравнительно небольшая выходная энергия на модуль (600 МВт) позволяет скомбинировать модульную конструкцию с газовой турбиной (цикл Брайтона), что повышает производство тепловой энергии почти на 50%. Активная зона таких реакторов допускает применение широкого спектра конструкций ТВС, в том числе ВОУ/Th и Pu/Th. Использование ВОУ/Th-топлива было продемонстрировано на американском реакторе Fort St Vrain.
  • Модульный реактор с насыпным бланкетом (PBMR). Сконструирован в Южной Африке на основе результатов проведенных в Германии исследований. Сейчас работы ведутся международным консорциумом. Позволяет использовать ториевые насыпные бланкеты.
  • Реакторы на солевом расплаве. Перспективный реактор-бридер, в котором ториевое топливо используется в виде солевого расплава, не требуя дополнительного внешнего охлаждения. Хладагент первичного контура проходит через теплообменник, где тепловая энергия реакции деления передается в рабочий материал вторичного контура с целью генерации пара. Детальные исследования концепции проводились в 60-е годы ХХ века; сейчас они возобновились в связи с появлением передовых технологий производства материалов.
  • Перспективные тяжеловодные реакторы (AHWR). В Индии в настоящее время ведутся работы по этому направлению. Как и канадский реактор CANDU-NG, индийский реактор мощностью 250 МегаВт охлаждается обычной водой. Основная часть активной зоны состоит из смеси оксидов тория и U-233 в подкритическом состоянии; пропорции смеси таковы, что U-233 самовоспроизводится. Реакция управляется несколькими затравочными зонами на основе обычного МОХ-топлива.
  • Утилизация плутония. Сегодня в некоторых реакторах используется МОХ-топливо (U, Pu). Альтернатива состоит в использовании торий-плутониевого топлива; в этом случае реактор работает на плутонии, производя делящийся U-233, который после разделения можно использовать в составе уран-ториевого топливного цикла.

Применение тория в комплексах с ускорителями (ADS)В комплексах с ускорителями

Высокоэнергетические нейтроны производятся за счет реакции расщепления ядер высокоэнергетическими протонами ускорителя, соударяющимися с тяжелыми ядрами мишени (свинец, свинец-висмут или другие элементы). Эти нейтроны можно направить в субкритический реактор, содержащий торий, где нейтроны производят U-233 и обеспечивают его деление. Существует возможность обеспечения самоподдерживающейся реакции деления, которую можно направить либо на производство энергии, либо на трансмутацию актиноидов,

образующихся в результате U/Pu топливного цикла. Использование тория вместо урана означает, что в самом реакторе ADS будет производиться меньшее число актиноидов.Разработка ториевого топливного цикла

Проблемы, связанные с решением этой задачи, сводятся к высокой стоимости производства топлива частично вследствие высокой радиоактивности U-233, который всегда содержит U-232; аналогичные проблемы касаются и переработки тория вследствие высокой радиоактивности Th-228, определенного риска распространения U-233 как оружейного материала, а также ряда технических проблем переработки (пока не решенных должным образом). Предстоит проделать большую работу, прежде чем ториевый цикл будет поставлен на оммерческую основу, но пока можно в больших количествах добывать уран, такая работа представляется маловероятной.

Тем не менее, ториевый цикл с его потенциалом по воспроизводству без использования реакторов на быстрых нейтронах сохранит свою перспективность еще в течение длительного времени.

igorpmigse.livejournal.com

Ториевый ядерный реактор. - maximus67

Торий (Thorium) - металл назван так в честь бога грома.

Одно преимущество тория — его большая распространённость. В земной коре, торий встречается в три раза чаще, чем уран, и почти весь добываемый материал (торий-232) можно приспособить для использования в качестве ядерного топлива (уран-233), и этим торий выгодно отличается от урана. Например, в той же Индии запасы тория оцениваются в 290 тыс. тонн, это второе место после Австралии (300 тыс. тонн). Месторождения ториевосодержащего монацита ((Ce,La,Nd,Th)PO4) есть и во многих других странах, которые никогда не считались поставщиками ядерного топлива. Например, Мадагаскар, Шри-Ланка, Пакистан, ЮАР.

Экономические исследования показывают, что ториевые реакторы станут более выгодными, чем их урановые собратья.

К сожалению, Россия не входит в число мировых лидеров по запасам тория, но на российских месторождениях тоже добывается достаточно этого материала, чтобы перевести на ториевый цикл все энергоблоки России и бывших стран СЭВ. Более того, на складах предприятия ГУ «Уралмонацит» в 12 км к северо-востоку от г. Красноуфимска (Свердловская область) близ станции Зюрзя уже почти 50 лет хранится 82000 тонн монацитового концентрата, который в 50-е годы назад собрали на месторождениях Монголии, Китая и Вьетнама, предполагая использовать в АЭС. Если учитывать этот склад, то Россия уже входит в число мировых лидеров по запасам тория.

Ториевый ядерный реактор.

На западе периодически появляются стартапы, которые пытаются найти финансирование для строительства АЭС на торие. Например, недавно заявила о себе новая компания Transatomic Power, которая намерена строить реакторы типа WAMSR (Waste-Annihilating Molten Salt Reactor) с использованием расплавленной соли как энергоносителя и сохранением 98% тепла, выделяемого ториевым реактором.

Интересно еще и то, что выброс инертных газов из ториевого реактора всего в 0,006 раз больше, чем из обычных реакторов. Кроме того, 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. Так что, как видите, вреда от таких АЭС практически нет, а есть лишь одна польза.

Авария на японской АЭС может стимулировать исследования в области более безопасной ядерной энергетики на основе тория.

Вот уже почти год сводки с японской атомной станции “Фукусима-1” напоминают фронтовые. Во многих странах мира всерьез рассматривается вопрос об отказе от атомной энергетики как слишком опасной либо об ограничении ее использования. Между тем еще в 50-е годы были предложены проекты более безопасных ядерных реакторов. В качестве “горючего” в них используется торий — слаборадиоактивный химический элемент, мировые запасы которого, как минимум, вчетверо превышают запасы урана. Полвека назад ториевая ядерная энергетика не выдержала конкуренции с урановой, поскольку из тория нельзя получить плутоний, который используется в ядерном оружии. Но теперь, после “Фукусимы”, ей предоставляется возможность для реванша.

Хорошо забытое старое

В 40-50-е годы, когда атомная энергетика делала свои первые шаги, ученые исследовали различные варианты управляемых ядерных реакций. Их интерес привлек и торий — тяжелый слаборадиоактивный металл, занимающий 90-е место в таблице Менделеева.Сам по себе торий (вернее, самый распространенный его изотоп торий-232, из которого почти на 100% состоит природный металл) не поддерживает цепную ядерную реакцию и не может быть материалом для атомной бомбы. Однако при облучении тория нейтронами, его атомы, захватывая эти нейтроны, распадаются с выделением значительного количества энергии.

Кроме того, в результате ряда последовательных реакций с образованием промежуточных неустойчивых изотопов (торий-233 и протактиний-233 с полураспадом соответственно 22 минуты и 27 суток) из тория-232 получается уран-233, который сам по себе является хорошим ядерным топливом, подходящим для всех типов современных реакторов.

По сравнению с ураном торий обладает рядом преимуществ. Прежде всего, для загрузки в реактор пригоден природный торий, который, в отличие от урана, не нужно обогащать, проводя сложную и дорогостоящую операцию разделения изотопов. В ториевых реакторах можно перерабатывать оружейный плутоний, а также минимизировать использование урана-235, который является единственной доступной человечеству природной “ядерной спичкой”, способной запускать ядерную реакцию.

При этом если урановые стержни нужно извлекать из реактора уже после того, как в них использовано менее 10% содержавшегося “топлива”, торий можно использовать полностью, до завершения его преобразования в уран-233, который также можно применять для поддержания ядерной реакции. Вследствие этого одна тонна тория может дать столько же энергии, сколько 200 т урана или 3.5 млн т угля.

Оксид тория является более тугоплавким и устойчивым веществом, чем оксид урана, что открывает возможность для создания высокотемпературных реакторов на тории с рабочей температурой 700-800 градусов. Такой реактор может работать с обычным парогенераторным оборудованием, для него не нужно сложных и небезопасных систем охлаждения (напомним, именно отказ этих систем и привел к аварии на “Фукусиме-1”), его КПД может достигать 50-55%, что почти вдвое выше, чем у традиционных урановых. Полученная тепловая энергия также может использоваться в различных химических процессах (получение аммиака, водорода, ряда углеводородных продуктов).

Вследствие того, что торий требует внешнего источника нейтронов для осуществления ядерной реакции, этот элемент более безопасен в эксплуатации. Нетрудно создать такую схему, при которой в случае аварии реакция просто автоматически прекращалась бы (правда, из-за особенностей ториевого цикла такой реактор все равно бы продолжал работу, пока промежуточные элементы не превратились в более устойчивый уран-233, но выделение энергии было бы значительно меньшим). Наконец, радиоактивные отходы, образующиеся в результате ядерных реакций, в случае использования тория гораздо менее опасны, чем традиционных урановых реакторов, да и образуется их в несколько раз меньше.

В 50-70-е годы в ряде стран мира (США, Великобритания, Индия, ФРГ, СССР и др.) проводились различные эксперименты с ториевыми и торий-урановыми реакторами. В 70-80-е годы американская компания General Atomics и немецкая Siemens даже создали опытные образцы энергетических реакторов мощностью 300 МВт с использованием ториевого топлива, однако на этом исследования в данной области практически полностью прекратились.

Падение интереса к торию было обусловлено рядом объективных и субъективных причин. Прежде всего, фундаментальным недостатком тория была его непригодность для производства ядерного оружия. В 50-е годы в США проводились опыты по использованию урана-233 в ядерных бомбах, однако предпочтение было в итоге отдано более эффективному плутонию. Львиная доля средств на НИОКР в результате выделялась на исследования, связанные с урановым циклом, что позволило достаточно быстро создать и оптимизировать соответствующие технологии. Появление эффективных и относительно безопасных легководных реакторов, доступность и невысокая цена уранового ядерного топлива привели к тому, что энергетики отказались от рассмотрения альтернативных вариантов, не сулящих быстрой отдачи. Как говорится, от добра добра не ищут.

Вследствие этого адекватной технологии изготовления ториевых или торий-урановых топливных элементов так и не было создано. Не была решена и главная, пожалуй, проблема ториевого цикла. В ходе реакций, помимо урана-233, непременно образовывалось небольшое количество (порядка десятых долей процента) урана-232 — короткоживущего изотопа, распад которого приводил к появлению очень опасных радиоактивных “обломков”.

Реакторы General Atomics и Siemens обладали массой “детских болезней”, вызванных именно неотработанностью процессов. Окончательно же исследования в области ториевой энергетики “похоронила” катастрофа на Чернобыльской АЭС. После 1986 г. ассигнования на развитие “мирного атома” были резко сокращены, а все долгосрочные альтернативные проекты просто закрыты.Единственной страной, где ториевые исследования все еще продолжались, была Индия. Обладающая большими запасами тория (около 300 тыс т, второй показатель в мире после Австралии), Индия еще в 50-е годы разработала оригинальную трехступенчатую программу развития атомной энергетики, в которой предполагалось задействовать эти ресурсы.

Так как Индия не подписала договор о нераспространении ядерного оружия, до недавнего времени ее атомная отрасль развивалась изолированно, а поставки урана в страну были запрещены. Не обладая значительными запасами урана, индийские атомщики предложили использовать имеющиеся скудные ресурсы этого ядерного топлива в реакторах первого уровня, где вырабатывался бы делящийся материал (уран-235 или плутоний-239). Его планировалось использовать в качестве источника нейтронов для ториевых реакторов второй стадии, а на них, в свою очередь, получался уран-233, который использовался бы в качестве ядерного топлива в реакторах третьего поколения.

Первую стадию своего плана Индия успешно реализовала, построив к настоящему времени более 20 ядерных реакторов, а вот со второй произошла заминка. В 90-е годы индийские атомщики вышли из международной изоляции, что и объясняет снижение интереса к торию. Пока что достижения в этой области ограничиваются экспериментальным реактором мощностью 13 МВт на АЭС “Калпаккам”, где осуществляется выработка урана-233 из тория.

Однако в начале прошлого десятилетия ториевые разработки вышли из состояния “комы”. В настоящее время рассматриваются два перспективных направления, которые могут стать основой будущей ториевой ядерной энергетики.

Новые горизонты

Одну из перспективных технологий предложил нобелевский лауреат Карло Руббиа из Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN). По его проекту предлагается использовать ториевое ядерное топливо, а в качестве “запала” применять ускоритель протонов. Попадая в атомы тория, протоны с высокой энергией вызывают их распад с выделением нейтронов, которые используются для стимулирования ядерных реакций. В качестве теплоносителя используется свинец.

По расчетам К.Руббиа, этот реактор будет генерировать достаточную энергию, чтобы не только питать ускоритель протонов, но и выдавать определенную мощность в сеть. При этом установка достаточно безопасна, поскольку выключение протонного ускорителя приводит к прекращению работы реактора (не считая распада промежуточных элементов).

В 2010 г. норвежская компания Aker Solutions приобрела патент у К.Руббиа и уже приступила к проектированию реактора ADTR (субкритический реактор с ускорительной системой). Мощность установки оценивается в 600 МВт, ее стоимость, по предварительным данным, может превысить $3 млрд с учетом всех предварительных исследовательских работ. Реактор планируется разместить под землей, что даст возможность обойтись без мощного железобетонного защитного купола. Предполагается, что на одной загрузке ториевого топлива он сможет проработать несколько лет.

Однако КПД реактора К.Руббиа будет не очень высоким из-за использования энергоемкого ускорителя протонов, который будет забирать часть мощности. В США, Индии и Китае в последние годы рассматривается вариант, впервые предложенный американским физиком Элвином Вайнбергом еще в 60-х годах.

В этом реакторе типа LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) предлагается отойти от применения твердых топливных элементов и использовать в качестве теплоносителя расплавы солей — фторидов, в которых хорошо растворяются оксиды тория и урана. В таком реакторе рабочее давление составляет всего около 0.1 атм, что практически исключает возможность аварии вследствие разрыва корпуса (конечно, при условии, что его материал не поддастся коррозии). Солевой расплав имеет температуру порядка 540 градусов, что дает возможность использовать все преимущества высокотемпературного реактора.

При этом система обладает способностью к саморегуляции. Если расплав перегревается, он расширяется в объеме, в результате в поле действия источника нейтронов (топливный элемент из плутония или урана-235) попадает меньше атомов тория, и реакция замедляется. При охлаждении смесь, соответственно, сжимается, что позволяет ускорить реакцию. Таким образом, ториевый реактор не требует наличия сложной системы управления, как на традиционных АЭС.

Проект позволяет организовать непрерывный вывод продуктов деления из зоны реакции и подпитку его свежим топливом. Это означает, что расплав с повышенным содержанием продуктов деления тория можно перекачать в отстойник, где будет происходить преобразование исходного материала в уран-233, который можно будет химическим путем отделить от непрореагировавшего тория и использовать в качестве ядерного топлива во второй активной зоне реактора. Впрочем, есть проекты, предусматривающие только одну активную зону с использованием в качестве ядерного топлива сначала тория, а потом — урано-ториевой смеси.

В ториевом реакторе весьма интересно решена проблема безопасности. Под корпусом реактора планируется установить бак, заткнутый “пробкой” из той же смеси фторидов, поддерживаемых в твердом состоянии благодаря непрерывному охлаждению. В случае отключения электроэнергии, как при аварии на “Фукусиме”, охлаждение прекращается, “пробка” расплавляется, и смесь стекает в бак, где ядерная реакция прекращается из-за отсутствия источника нейтронов, а расплав остывает.

Важным преимуществом реактора LFTR является возможность создания установок небольшой мощности — вплоть до единиц мегаватт. По мнению эксперта канадской компании Accelerating Future Майкла Анисимова, такие небольшие реакторы, размещенные под землей, можно использовать в качестве “городских” или “районных” электростанций, способных работать годами при минимальном присмотре.

По оценкам М.Анисимова, стоимость 1-мегаваттного реактора составит около $250 тыс, а для его работы будет достаточно всего 20 кг тория в год. Компания, установившая такой реактор, могла бы один раз в несколько лет проводить его обслуживание, выгружая использованное топливо и загружая новое.

В конце января 2011 г., всего за полтора месяца до катастрофического землетрясения в Японии, в Китае объявлено о запуске новой программы по созданию ториевой ядерной энергетики. Исследования будут проводиться под эгидой национальной Академии наук. Через пять лет планируется создание рабочего прототипа, который мог бы генерировать энергию стоимостью не более 6.8 центов за 1 кВтч, а к 2030 г. предполагается создание первой действующей ториевой АЭС.

О необходимости ускорить исследования в области ториевой энергетики в прошлом году было объявлено и в Индии. А после аварии на “Фукусиме” о тории заговорили и многие другие отраслевые специалисты.

Пробуждение интереса к торию объясняется несколькими причинами. Во-первых, ториевые реакторы типа LFTR (похоже, эта технология пока считается наиболее перспективной) значительно безопаснее, чем традиционные урановые. Им не угрожают разрывы трубопроводов высокого давления охлаждающих систем из-за отсутствия таковых. В них можно полностью избежать использования воды, которая может разложиться на кислород и взрывоопасный водород. Они дают меньше радиоактивных отходов. Наконец, ториевый реактор, в отличие от уранового, не может “пойти в разнос”.

Во-вторых, тория в мире гораздо больше, чем урана. Именно опасность исчерпания резервов последнего является одним из весомых стимулов для развития ториевой энергетики в Китае и Индии, где в ближайшие четверть века планируется построить по несколько десятков ядерных реакторов.

В-третьих, потенциально использование тория может дать миру дешевую энергию. По расчетам М.Анисимова, стоимость энергии, генерируемой небольшими ториевыми реакторами, может составлять менее 1 цента за 1 кВтч — меньше, чем на любом другом энергоблоке.

Конечно, прежде чем строить ториевые реакторы, нужно решить массу проблем, начиная с создания целой отрасли по добыче тория и получения концентрированного оксида или чистого металла и заканчивая ураном-232 с его радиоактивными продуктами деления. Особые требования предъявляются и к корпусам, и трубопроводам, которые должны выдерживать температуру в сотни градусов и корродирующее действие раскаленного расплава солей при непрерывной работе на протяжении нескольких лет.

Впрочем, по мнению экспертов, все эти проблемы решаемы — при создании современных урановых АЭС пришлось преодолеть не меньше технических препятствий. Главное, чтобы кто-то решился выделить средства на исследования и реализацию опытных проектов.

Пока ториевая ядерная энергетика остается в мире редкой экзотикой. По состоянию на сегодня, только Китай и Индия намерены проводить исследования в этой области, и первых практических результатов, очевидно, следует ожидать не скоро. Тем не менее, в долгосрочной перспективе использование тория представляется весьма многообещающим.

В СССР исследования в области ториевой атомной энергии проводились в Курчатовском институте. Продолжались они даже в 90-е годы. Более того, российским ученым принадлежит базовый патент на способ управления ториевым реактором и тепловыделяющую сборку для его осуществления. Однако его срок истекает в 2013 г., а никаких практических шагов в этой области так и не было сделано и не предвидится в обозримом будущем. Тем не менее, Россия входит в первую мировую десятку по запасам тория, а в начале 50-х была налажена даже его промышленная добыча. Технологии по получению металлического тория и его соединений не утрачены до сих пор.

Для Украины с ее сократившимся за последние 20 лет научным потенциалом исследования в области ториевой энергетики в настоящее время вряд ли возможны. Тем не менее, база для этого есть. К тому же Украина располагает месторождением монацитовых песков (монацит — самый распространенный минерал тория, содержащий до 10% металла) — титано-циркониевые россыпи на юге Донецкой области.

Даже после “Фукусимы” человечество вряд ли откажется от ядерной энергии. Но использование тория в перспективе может сделать ее более дешевой и безопасной.

http://www.atomic-energy.ru/smi/2011/12/26/29826

Норвегия - конституционная монархия в Северной Европе с населением 4,9 миллиона чел.

99 % электроэнергии производится на гидроэлектростанциях (ГЭС). В стране очень много равномерно рассредоточенных водопадов, естественных озер-водохранилищ и крутопадающих рек, что не требует строительства дорогих плотин, и, следовательно, чрезвычайно удешевляет стоимость электрической энергии.

Эта страна находится на четвёртом месте в мире по запасам тория - 180 тысяч тонн.

Профессор физики Эгиль Лиллестол борется за то, чтобы построить в Норвегии первую АЭСс подкритическими ториевыми реакторами

550 миллионов евро (по оценкам экспертов ЦЕРН) станет достаточным для строительства опытного реактора на ториевом топливе. Отходы ториевого реактора составляют всего 1% от отходов уранового реактора той же мощности, при этом его безопасность намного выше. Новая концепция радикально отличается от всех современных АЭС.

"Я лично знаю целый ряд физиков, в том числе, в ЦЕРН, кто готов бросить всё и приехать в Норвегию, если только мы найдём деньги на строительство опытного реактора", - уверен профессор, я предлагаю совершенно новый тип реактора, скомбинированного с ускорителем, это на самом деле новая технология.

Концепция требует наличия новых ускорительных технологий, которых у нас пока нет.Нам ещё предстоит создать коммерчески выгодные ускорители, но я считаю, что это всего лишь дело времени.

Ториевый реактор разрабатывался в Европе вплоть до окончательного закрытия этой темы в 2000 году.

Правительство Индии дало разрешение на начало строительства экспериментального ториевого реактора на 300 МВт, первого ториевого реактора в мире. Станции такого типа считаются настолько безопасными, что их можно строить прямо в городской черте, хотя экспериментальный реактор всё-таки построят вдали от города (сейчас выбирают из двух площадок).

Конструкция реактора AHWR (advanced heavy water reactor) представляет собой продвинутый вариант тяжеловодного ядерного реактора, использующий канальную архитектуру, а также обычную воду в качестве теплоносителя. Замедлитель (тяжёлая вода D2O) находится в отдельных от теплоносителя каналах под пониженным давлением.Особенностью индийского реактора являются большие резервуары с водой, которые находятся сверху всей конструкции и выполняют функции пассивной безопасности, то есть могут охладить реактор в случае аварии.

Строительство реактора внесено в план на 12-ю пятилетку, которая заканчивается в 2016 году. В перспективе, Индия может построить такие реакторы во всех крупных городах. Адепты нового вида топлива убеждены, что ториевая АЭС более безопасна, чем обычная урановая.

Недавно Китай официально объявил о запуске программы по развитию атомной энергетики на базе ториевых ядерных реакторов. Если программа будет успешна, КНР сможет использовать атомные электростанции в качестве основного поставщика энергии.

Компания Laser Power Systems занялась созданием атомного автомобиля

Компания Laser Power Systems представила концепт Thorium-проект. В этом автомобиле вместо привычного топлива будет использован ядерный реактор. Его вес - 227 килограммов. Он работает на радиоактивном металле тории.

Подсчитано, что один грамм тория выделяет такое количество тепла, как 28 тысяч литров бензина. Специалисты компании считают, что восьми – десяти граммов тория хватит для того, чтобы машина, под капотом которой установлен реактор, прослужила без дозаправки около 100 лет.

maximus67.livejournal.com

Ториевый шанс | Атомная энергия 2.0

Авария на японской АЭС может стимулировать исследования в области более безопасной ядерной энергетики на основе тория.

Вот уже почти год сводки с японской атомной станции “Фукусима-1” напоминают фронтовые. Во многих странах мира всерьез рассматривается вопрос об отказе от атомной энергетики как слишком опасной либо об ограничении ее использования. Между тем еще в 50-е годы были предложены проекты более безопасных ядерных реакторов. В качестве “горючего” в них используется торий — слаборадиоактивный химический элемент, мировые запасы которого, как минимум, вчетверо превышают запасы урана. Полвека назад ториевая ядерная энергетика не выдержала конкуренции с урановой, поскольку из тория нельзя получить плутоний, который используется в ядерном оружии. Но теперь, после “Фукусимы”, ей предоставляется возможность для реванша.

Хорошо забытое старое

В 40-50-е годы, когда атомная энергетика делала свои первые шаги, ученые исследовали различные варианты управляемых ядерных реакций. Их интерес привлек и торий — тяжелый слаборадиоактивный металл, занимающий 90-е место в таблице Менделеева.Сам по себе торий (вернее, самый распространенный его изотоп торий-232, из которого почти на 100% состоит природный металл) не поддерживает цепную ядерную реакцию и не может быть материалом для атомной бомбы. Однако при облучении тория нейтронами, его атомы, захватывая эти нейтроны, распадаются с выделением значительного количества энергии.

Кроме того, в результате ряда последовательных реакций с образованием промежуточных неустойчивых изотопов (торий-233 и протактиний-233 с полураспадом соответственно 22 минуты и 27 суток) из тория-232 получается уран-233, который сам по себе является хорошим ядерным топливом, подходящим для всех типов современных реакторов.

По сравнению с ураном торий обладает рядом преимуществ. Прежде всего, для загрузки в реактор пригоден природный торий, который, в отличие от урана, не нужно обогащать, проводя сложную и дорогостоящую операцию разделения изотопов. В ториевых реакторах можно перерабатывать оружейный плутоний, а также минимизировать использование урана-235, который является единственной доступной человечеству природной “ядерной спичкой”, способной запускать ядерную реакцию.

При этом если урановые стержни нужно извлекать из реактора уже после того, как в них использовано менее 10% содержавшегося “топлива”, торий можно использовать полностью, до завершения его преобразования в уран-233, который также можно применять для поддержания ядерной реакции. Вследствие этого одна тонна тория может дать столько же энергии, сколько 200 т урана или 3.5 млн т угля.

Оксид тория является более тугоплавким и устойчивым веществом, чем оксид урана, что открывает возможность для создания высокотемпературных реакторов на тории с рабочей температурой 700-800 градусов. Такой реактор может работать с обычным парогенераторным оборудованием, для него не нужно сложных и небезопасных систем охлаждения (напомним, именно отказ этих систем и привел к аварии на “Фукусиме-1”), его КПД может достигать 50-55%, что почти вдвое выше, чем у традиционных урановых. Полученная тепловая энергия также может использоваться в различных химических процессах (получение аммиака, водорода, ряда углеводородных продуктов).

Вследствие того, что торий требует внешнего источника нейтронов для осуществления ядерной реакции, этот элемент более безопасен в эксплуатации. Нетрудно создать такую схему, при которой в случае аварии реакция просто автоматически прекращалась бы (правда, из-за особенностей ториевого цикла такой реактор все равно бы продолжал работу, пока промежуточные элементы не превратились в более устойчивый уран-233, но выделение энергии было бы значительно меньшим). Наконец, радиоактивные отходы, образующиеся в результате ядерных реакций, в случае использования тория гораздо менее опасны, чем традиционных урановых реакторов, да и образуется их в несколько раз меньше.

В 50-70-е годы в ряде стран мира (США, Великобритания, Индия, ФРГ, СССР и др.) проводились различные эксперименты с ториевыми и торий-урановыми реакторами. В 70-80-е годы американская компания General Atomics и немецкая Siemens даже создали опытные образцы энергетических реакторов мощностью 300 МВт с использованием ториевого топлива, однако на этом исследования в данной области практически полностью прекратились.

Падение интереса к торию было обусловлено рядом объективных и субъективных причин. Прежде всего, фундаментальным недостатком тория была его непригодность для производства ядерного оружия. В 50-е годы в США проводились опыты по использованию урана-233 в ядерных бомбах, однако предпочтение было в итоге отдано более эффективному плутонию. Львиная доля средств на НИОКР в результате выделялась на исследования, связанные с урановым циклом, что позволило достаточно быстро создать и оптимизировать соответствующие технологии. Появление эффективных и относительно безопасных легководных реакторов, доступность и невысокая цена уранового ядерного топлива привели к тому, что энергетики отказались от рассмотрения альтернативных вариантов, не сулящих быстрой отдачи. Как говорится, от добра добра не ищут.

Вследствие этого адекватной технологии изготовления ториевых или торий-урановых топливных элементов так и не было создано. Не была решена и главная, пожалуй, проблема ториевого цикла. В ходе реакций, помимо урана-233, непременно образовывалось небольшое количество (порядка десятых долей процента) урана-232 — короткоживущего изотопа, распад которого приводил к появлению очень опасных радиоактивных “обломков”.

Реакторы General Atomics и Siemens обладали массой “детских болезней”, вызванных именно неотработанностью процессов. Окончательно же исследования в области ториевой энергетики “похоронила” катастрофа на Чернобыльской АЭС. После 1986 г. ассигнования на развитие “мирного атома” были резко сокращены, а все долгосрочные альтернативные проекты просто закрыты.Единственной страной, где ториевые исследования все еще продолжались, была Индия. Обладающая большими запасами тория (около 300 тыс т, второй показатель в мире после Австралии), Индия еще в 50-е годы разработала оригинальную трехступенчатую программу развития атомной энергетики, в которой предполагалось задействовать эти ресурсы.

Так как Индия не подписала договор о нераспространении ядерного оружия, до недавнего времени ее атомная отрасль развивалась изолированно, а поставки урана в страну были запрещены. Не обладая значительными запасами урана, индийские атомщики предложили использовать имеющиеся скудные ресурсы этого ядерного топлива в реакторах первого уровня, где вырабатывался бы делящийся материал (уран-235 или плутоний-239). Его планировалось использовать в качестве источника нейтронов для ториевых реакторов второй стадии, а на них, в свою очередь, получался уран-233, который использовался бы в качестве ядерного топлива в реакторах третьего поколения.

Первую стадию своего плана Индия успешно реализовала, построив к настоящему времени более 20 ядерных реакторов, а вот со второй произошла заминка. В 90-е годы индийские атомщики вышли из международной изоляции, что и объясняет снижение интереса к торию. Пока что достижения в этой области ограничиваются экспериментальным реактором мощностью 13 МВт на АЭС “Калпаккам”, где осуществляется выработка урана-233 из тория.

Однако в начале прошлого десятилетия ториевые разработки вышли из состояния “комы”. В настоящее время рассматриваются два перспективных направления, которые могут стать основой будущей ториевой ядерной энергетики.

Новые горизонты

Одну из перспективных технологий предложил нобелевский лауреат Карло Руббиа из Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN). По его проекту предлагается использовать ториевое ядерное топливо, а в качестве “запала” применять ускоритель протонов. Попадая в атомы тория, протоны с высокой энергией вызывают их распад с выделением нейтронов, которые используются для стимулирования ядерных реакций. В качестве теплоносителя используется свинец.

По расчетам К.Руббиа, этот реактор будет генерировать достаточную энергию, чтобы не только питать ускоритель протонов, но и выдавать определенную мощность в сеть. При этом установка достаточно безопасна, поскольку выключение протонного ускорителя приводит к прекращению работы реактора (не считая распада промежуточных элементов).

В 2010 г. норвежская компания Aker Solutions приобрела патент у К.Руббиа и уже приступила к проектированию реактора ADTR (субкритический реактор с ускорительной системой). Мощность установки оценивается в 600 МВт, ее стоимость, по предварительным данным, может превысить $3 млрд с учетом всех предварительных исследовательских работ. Реактор планируется разместить под землей, что даст возможность обойтись без мощного железобетонного защитного купола. Предполагается, что на одной загрузке ториевого топлива он сможет проработать несколько лет.

Однако КПД реактора К.Руббиа будет не очень высоким из-за использования энергоемкого ускорителя протонов, который будет забирать часть мощности. В США, Индии и Китае в последние годы рассматривается вариант, впервые предложенный американским физиком Элвином Вайнбергом еще в 60-х годах.

В этом реакторе типа LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) предлагается отойти от применения твердых топливных элементов и использовать в качестве теплоносителя расплавы солей — фторидов, в которых хорошо растворяются оксиды тория и урана. В таком реакторе рабочее давление составляет всего около 0.1 атм, что практически исключает возможность аварии вследствие разрыва корпуса (конечно, при условии, что его материал не поддастся коррозии). Солевой расплав имеет температуру порядка 540 градусов, что дает возможность использовать все преимущества высокотемпературного реактора.

При этом система обладает способностью к саморегуляции. Если расплав перегревается, он расширяется в объеме, в результате в поле действия источника нейтронов (топливный элемент из плутония или урана-235) попадает меньше атомов тория, и реакция замедляется. При охлаждении смесь, соответственно, сжимается, что позволяет ускорить реакцию. Таким образом, ториевый реактор не требует наличия сложной системы управления, как на традиционных АЭС.

Проект позволяет организовать непрерывный вывод продуктов деления из зоны реакции и подпитку его свежим топливом. Это означает, что расплав с повышенным содержанием продуктов деления тория можно перекачать в отстойник, где будет происходить преобразование исходного материала в уран-233, который можно будет химическим путем отделить от непрореагировавшего тория и использовать в качестве ядерного топлива во второй активной зоне реактора. Впрочем, есть проекты, предусматривающие только одну активную зону с использованием в качестве ядерного топлива сначала тория, а потом — урано-ториевой смеси.

В ториевом реакторе весьма интересно решена проблема безопасности. Под корпусом реактора планируется установить бак, заткнутый “пробкой” из той же смеси фторидов, поддерживаемых в твердом состоянии благодаря непрерывному охлаждению. В случае отключения электроэнергии, как при аварии на “Фукусиме”, охлаждение прекращается, “пробка” расплавляется, и смесь стекает в бак, где ядерная реакция прекращается из-за отсутствия источника нейтронов, а расплав остывает.

Важным преимуществом реактора LFTR является возможность создания установок небольшой мощности — вплоть до единиц мегаватт. По мнению эксперта канадской компании Accelerating Future Майкла Анисимова, такие небольшие реакторы, размещенные под землей, можно использовать в качестве “городских” или “районных” электростанций, способных работать годами при минимальном присмотре.

По оценкам М.Анисимова, стоимость 1-мегаваттного реактора составит около $250 тыс, а для его работы будет достаточно всего 20 кг тория в год. Компания, установившая такой реактор, могла бы один раз в несколько лет проводить его обслуживание, выгружая использованное топливо и загружая новое.

В конце января 2011 г., всего за полтора месяца до катастрофического землетрясения в Японии, в Китае объявлено о запуске новой программы по созданию ториевой ядерной энергетики. Исследования будут проводиться под эгидой национальной Академии наук. Через пять лет планируется создание рабочего прототипа, который мог бы генерировать энергию стоимостью не более 6.8 центов за 1 кВтч, а к 2030 г. предполагается создание первой действующей ториевой АЭС.

О необходимости ускорить исследования в области ториевой энергетики в прошлом году было объявлено и в Индии. А после аварии на “Фукусиме” о тории заговорили и многие другие отраслевые специалисты.

Пробуждение интереса к торию объясняется несколькими причинами. Во-первых, ториевые реакторы типа LFTR (похоже, эта технология пока считается наиболее перспективной) значительно безопаснее, чем традиционные урановые. Им не угрожают разрывы трубопроводов высокого давления охлаждающих систем из-за отсутствия таковых. В них можно полностью избежать использования воды, которая может разложиться на кислород и взрывоопасный водород. Они дают меньше радиоактивных отходов. Наконец, ториевый реактор, в отличие от уранового, не может “пойти в разнос”.

Во-вторых, тория в мире гораздо больше, чем урана. Именно опасность исчерпания резервов последнего является одним из весомых стимулов для развития ториевой энергетики в Китае и Индии, где в ближайшие четверть века планируется построить по несколько десятков ядерных реакторов.

В-третьих, потенциально использование тория может дать миру дешевую энергию. По расчетам М.Анисимова, стоимость энергии, генерируемой небольшими ториевыми реакторами, может составлять менее 1 цента за 1 кВтч — меньше, чем на любом другом энергоблоке.

Конечно, прежде чем строить ториевые реакторы, нужно решить массу проблем, начиная с создания целой отрасли по добыче тория и получения концентрированного оксида или чистого металла и заканчивая ураном-232 с его радиоактивными продуктами деления. Особые требования предъявляются и к корпусам, и трубопроводам, которые должны выдерживать температуру в сотни градусов и корродирующее действие раскаленного расплава солей при непрерывной работе на протяжении нескольких лет.

Впрочем, по мнению экспертов, все эти проблемы решаемы — при создании современных урановых АЭС пришлось преодолеть не меньше технических препятствий. Главное, чтобы кто-то решился выделить средства на исследования и реализацию опытных проектов.

Пока ториевая ядерная энергетика остается в мире редкой экзотикой. По состоянию на сегодня, только Китай и Индия намерены проводить исследования в этой области, и первых практических результатов, очевидно, следует ожидать не скоро. Тем не менее, в долгосрочной перспективе использование тория представляется весьма многообещающим.

В СССР исследования в области ториевой атомной энергии проводились в Курчатовском институте. Продолжались они даже в 90-е годы. Более того, российским ученым принадлежит базовый патент на способ управления ториевым реактором и тепловыделяющую сборку для его осуществления. Однако его срок истекает в 2013 г., а никаких практических шагов в этой области так и не было сделано и не предвидится в обозримом будущем. Тем не менее, Россия входит в первую мировую десятку по запасам тория, а в начале 50-х была налажена даже его промышленная добыча. Технологии по получению металлического тория и его соединений не утрачены до сих пор.

Для Украины с ее сократившимся за последние 20 лет научным потенциалом исследования в области ториевой энергетики в настоящее время вряд ли возможны. Тем не менее, база для этого есть. К тому же Украина располагает месторождением монацитовых песков (монацит — самый распространенный минерал тория, содержащий до 10% металла) — титано-циркониевые россыпи на юге Донецкой области.

Даже после “Фукусимы” человечество вряд ли откажется от ядерной энергии. Но использование тория в перспективе может сделать ее более дешевой и безопасной.

www.atomic-energy.ru

Атомная энергетика | Журнал Популярная Механика

Другая научная группа под руководством Юджина Вигнера предложила свой проект реактора-размножителя, но не на быстрых, а на тепловых нейтронах, с торием-232 в качестве облучаемого материала. Коэффициент воспроизводства при этом уменьшился, но конструкция была более безопасной. Однако существовала одна проблема. Ториевый топливный цикл выглядит таким образом. Поглощая нейтрон, торий-232 переходит в торий-233, который быстро превращается в протактиний-233, а он уже самопроизвольно распадается на уран-233 с периодом полураспада 27 дней. И вот в течение этого месяца протактиний будет поглощать нейтроны, мешая процессу наработки. Для решения этой проблемы хорошо бы вывести протактиний из реактора, но как это сделать? Ведь постоянная загрузка и выгрузка топлива сводит эффективность наработки почти к нулю. Вигнер предложил очень остроумное решение — реактор с жидким топливом в виде водного раствора солей урана. В 1952 году в Национальной лаборатории в Оак-Ридже под руководством ученика Вигнера, Элвина Вайнберга, был построен прототип такого реактора — Homogeneous Reactor Experiment (HRE-1). А вскоре появилась еще более интересная концепция, идеально подходившая для работы с торием: это реактор на расплавах солей, Molten-Salt Reactor Experiment. Топливо в виде фторида урана было растворено в расплаве фторидов лития, бериллия и циркония. MSRE проработал с 1965 по 1969 год, и хотя торий там не использовался, сама концепция оказалась вполне работоспособной: использование жидкого топлива повышает эффективность наработки и позволяет выводить из активной зоны вредные продукты распада.

Жидкосолевой реактор позволяет намного более гибко управлять топливным циклом, чем обычные тепловые станции, и использовать топливо с наибольшей эффективностью, выводя вредные продукты распада из активной зоны и добавляя новое топливо по мере необходимости.

Путь наименьшего сопротивления

Тем не менее жидкосолевые реакторы (ЖСР) не получили распространения, поскольку обычные тепловые реакторы на уране оказались дешевле. Мировая атомная энергетика пошла по наиболее простому и дешевому пути, взяв за основу проверенные водо-водяные реакторы под давлением (ВВЭР), потомки тех, которые были сконструированы для подводных лодок, а также кипящие водо-водяные реакторы. Реакторы с графитовым замедлителем, такие как РБМК, представляют собой другую ветвь генеалогического древа — они происходят от реакторов для наработки плутония. «Основным топливом для этих реакторов является уран-235, но его запасы хотя и довольно значительны, тем не менее ограничены, — объясняет «Популярной механике» начальник отдела системных стратегических исследований Научно-исследовательского центра «Курчатовский институт» Станислав Субботин. — Этот вопрос начал рассматриваться еще в 1960-х годах, и тогда планируемым решением этой проблемы считалось введение в ядерный топливный цикл отвального урана-238, запасов которого почти в 200 раз больше. Для этого планировалось построить множество реакторов на быстрых нейтронах, которые бы нарабатывали плутоний с коэффициентом воспроизводства 1,3−1,4, чтобы избыток можно было использовать для питания тепловых реакторов. Быстрый реактор БН-600 был запущен на Белоярской АЭС — правда, не в режиме бридера. Недавно там же был построен и еще один — БН-800. Но для построения эффективной экосистемы атомной энергетики таких реакторов нужно примерно 50%».

Все радиоактивные изотопы, которые встречаются в природе в естественных условиях, принадлежат к одному из трех семейств (радиоактивных рядов). Каждый такой ряд — это цепочка ядер, связанных последовательным радиоактивным распадом. Родоначальники радиоактивных рядов — долгоживущие изотопы уран-238 (период полураспада 4,47 млрд лет), уран-235 (704 млн лет) и торий-232 (14,1 млрд лет). Цепочки заканчиваются стабильными изотопами свинца. Существует еще один ряд, начинающийся с нептуния-237, но период его полураспада слишком мал — всего лишь 2,14 млн лет, поэтому в природе он не встречается.

Могучий торий

Вот тут как раз на сцену и выходит торий. «Торий часто называют альтернативой урану-235, но это совершенно неправильно, — говорит Станислав Субботин. — Сам по себе торий, как и уран-238, вообще не является ядерным топливом. Однако, поместив его в нейтронное поле в самом обычном водо-водяном реакторе, можно получить отличное топливо — уран-233, которое затем использовать для этого же самого реактора. То есть никаких переделок, никакого серьезного изменения существующей инфраструктуры не нужно. Еще один плюс тория — распространенность в природе: его запасы как минимум втрое превышают запасы урана. Кроме того, нет необходимости в разделении изотопов, поскольку при попутной добыче вместе с редкоземельными элементами встречается только торий-232. Опять же, при добыче урана происходит загрязнение окружающей местности относительно долгоживущим (период полураспада 3,8 суток) радоном-222 (в ряду тория радон-220 — короткоживущий, 55 секунд, и не успевает распространиться). Кроме того, торий имеет отличные термомеханические свойства: он тугоплавкий, менее склонен к растрескиванию и выделяет меньше радиоактивных газов при повреждении оболочки ТВЭЛ. Наработка урана-233 из тория в тепловых реакторах примерно в три раза более эффективна, чем плутония из урана-235, так что наличие как минимум половины таких реакторов в экосистеме атомной энергетики позволит замкнуть цикл по урану и плутонию. Правда, быстрые реакторы все равно будут нужны, поскольку коэффициент воспроизводства у ториевых реакторов не превышает единицы».

Три источника ядерной энергии Три источника ядерной энергии На производство 1 ГВт в течение года требуется: 250 т природного урана (содержат 1,75 т урана-235) требуется добыть 215 т обедненного урана (в том числе 0,6 т урана-235) уходят в отвалы; 35 т обогащенного урана (из них 1,15 т урана-235) загружаются в реактор; отработанное топливо содержит 33,4 т урана-238, 0,3 т урана-235, 0,3 т плутония-239, 1 т продуктов распада. 1 т тория-232 при загрузке в жидкосолевой реактор полностью конвертируется в 1 т урана-233; 1 т продуктов распада, из них 83% - короткоживущие изотопы (распадаются до стабильных примерно за десять лет).

Однако у тория есть и один достаточно серьезный минус. При нейтронном облучении тория уран-233 оказывается загрязненным ураном-232, который испытывает цепочку распадов, приводящую к жесткому гамма-излучающему изотопу таллий-208. «Это сильно затрудняет работу по переработке топлива, — объясняет Станислав Субботин. — Но с другой стороны, облегчает обнаружение такого материала, уменьшая риск хищений. Кроме того, в замкнутом ядерном цикле и при автоматизированной обработке топлива это не имеет особого значения».

www.popmech.ru

Китайские ученые поставили задачу разработать ториевый реактор к 2024 году

Китайские специалисты выступили с инициативой о сокращении на 15 лет – с 25 лет до 10 (т.е. к 2024 году) – сроков разработки ториевых реакторов, чтобы выполнить указание правительства страны о мерах по защите от смога, производимого в стране во многом из-за выборосов угольных электростанций.

«Ранее правительство было заинтересовано в развитии ядерной энергетики, чтобы решить проблему дефицита электроэнергии. Теперь оно уже больше заинтересовано этим видом генерации электричества из-за проблемы смога», - отметил работающий над проектом ториевого реактора профессор Ли Чжун.

Китайский премьер-министр Ли Кэцян заявил 5 марта в парламенте, что правительство «объявляет войну загрязнению природы», в связи с чем необходимо сокращать количество угольных электростанций (за счёт которых на настоящий момент производится около 70% электроэнергии в Китае, в то время как за счёт АЭС – лишь чуть более 1%).

В январе Китайская академия наук основала в Шанхае научно-технический центр передовых разработок с целью создания первого в мире промышленного ториевого реактора с использованием жидкосолевых технологий. Того количества урана, которое имеется в Китае, не хватает для того, чтобы продолжать развитие атомной энергетики только на урановом топливе (имеющиеся в Китае запасы тория оцениваются как третьи по величине в мире). Разрабатываемая в Шанхае технология с использованием ториевого топлива в виде жидкосолевого расплава, по прогнозам, способна выдавать значительно больше энергии, чем ныне используемы типы реакторов, а также генерировать меньшее количество радиоактивных отходов.

 

Сравнение ежегодного потребления природного урана в легководных реакторах и природного тория в реакторах с жидкосолевым расплавом для генерации 1 гигаватта электроэнергии

 

Профессор Ли, руководящий проектом, подтвердил, что именно поставленная правительством проблема борьбы со смогом придала колоссальный импульс в исследованиях различных инновационных ядерных технологий.

«Если среднее потребление электроэнергии на человека удвоится, то при сохранении угольной генерации мы задохнёмся, - говорит он, - единственной надеждой остается развитие ядерной энергетики с заменой урано-плутониевого цикла на ториево-урановый».

Вместе с тем он отмечает и наличие некоторых проблем: во-первых, в обществе ещё сохраняются анти-ядерные настроения из-за аварии в Фукусиме, во-вторых, продвижению ядерных программ препятствуют чиновники, имеющие свои интересы в угольной отрасли.

Кроме того, претензии к проекту жидкосолевых ториевых реакторов имеются и в научном сообществе. Специалисты напоминают, что расплавленные соли являются агрессивной средой, а более высокая, по сравнению с нынешними реакторами, температура вызывает обеспокоенность по поводу безопасности. Кроме того, опыт использования тория в качестве ядерного топлива в мире пока крайне незначителен, и накопленных знаний о ториевой реакции, по мнению многих специалистов, недостаточно, чтобы в ближайшее время запускать эту технологию в промышленную эксплуатацию.

Ранее ряд западных стран, в частности, США, проводили эксперименты с ториевыми реакторами, однако эти проекты не получили развития – по официальной версии, из-за инженерной сложности, но также, по мнению аналитиков, и потому, что ториевый топливный цикл непригоден для создания ядерного оружия.

При этом следует отметить, что ториевая программа – не единственный проект разработки ядерных технологий нового поколения в Китае. Так, например, физический институт Хефей в провинции Аньхой строит экспериментальный подкритический реактор в сочетании с ускорителем. В стране недавно был запущен экспериментальный реактор на быстрых нейтронах CEFR, созданный на основе российских технологий, строится также высокотемпературный реактор на площадке Шидао в провинции Шаньдун.

В свою очередь, один из руководителей  Китайского института атомной энергии профессор Гу Жонмао высказывается за развитие ядерной программы страны на основе уже существующих технологий. По его словам, в разработке ториевых реакторов «нужны годы, если не десятилетия» для преодоления проблемы коррозии, а устойчивость реакторов, управляемых ускорителем, также вызывает сомнения.

«Эти проекты прекрасны для учёных, но кошмарны для инженеров»,

- говорит он.

 

 

Вместо с тем Гу Жонмао отмечает, что проблема смога в Китае может быть в значительной степени решена за счет увеличения доли электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, хотя бы до 5-10%.

«Если бы у нас была такая же высокая доля "атомного" электричества, как во Франции или в дофукусимской Японии, то у нас было бы такое же голубое небо и чистый воздух, как и в этих странах»,

- говорит он.

www.atomic-energy.ru

Ториевые реакторы. Не наставшее будущее.

По этой ссылке находится Студия "Sinema". А точнее её сайт. Студия занимается производством различной телевизионной продукции. Так что если вам нужен рекламный телевизионный ролик или нечто подобное – переходите по ссылке.

Ещё одна история подобная ЭКИПу. Как у нас отняли разработки ториевых реакторов.

 

 

Президенту Российской Федерации

      Д.А. МЕДВЕДЕВУ     Господин Президент!     Как стало известно, на апрельском саммите "двадцатки" вами была предложена идея введения новой резервной валюты с возможным частичным ее обеспечением золотом.     Позвольте дополнительно усилить вашу идею о резервной валюте, но с обеспечением ее уже не золотом, а существующими гораздо более значительными залоговыми ценностями, причем находящимися повсеместно только в государственной собственности.     Речь идет о находящихся, подчеркиваю, именно в государственной собственности, избыточных запасах оружейного урана и плутония. Этот особый стратегический материал наработан известными ядерными державами, строго говоря, не столько для целей широкого военного применения, сколько для обеспечения так называемого ядерного сдерживания.     Начиная с 60-х годов прошлого столетия среди специалистов-физиков начал усиленно обсуждаться вопрос о возможном в будущем не военном, а сугубо мирном применении указанных материалов. И такое применение было найдено! Оружейный уран и (или) плутоний в перспективе становятся своего рода приводными стартерами для запуска мирной ториевой энергетики на соответствующих атомных элетростанциях (АЭС).     В порядке представления предельно краткой справки по этому вопросу сообщаю следующее.     Торий, как давно известно, неотвратимо заменит уран в АЭС, но для запуска такой ториевой энергетики, точнее — для ее исходной "растопки", необходима стартовая присадка незначительной части (менее 1-го %) именно оружейного урана или плутония. При этом, как следует из расчетов, одна тонна оружейного урана при соответствующем применении в ториевом реакторе способна инициировать итоговое энерговыделение, эквивалентное более 100 миллионам тонн нефти. Величиной также порядка стоимости 100 млн. тонн нефти должна быть соответственно оценена и каждая тонна таких "растопочных спичек"     Другими словами, именно сами правительства тех стран, которые располагают избыточными запасами оружейного урана и плутония, фактически становятся собственниками поистине сверхгигантских залоговых ценностей в применении к будущей ториевой энергетике, которые несопоставимо превышают стоимость всех мировых запасов золота и измеряются несколькими десятками триллионов (!) долларов США.     Таким образом, сбывается давнее предвидение всемирно известного ученого, лауреата Нобелевской премии, более 12 лет руководившего Комиссией по атомной энергии США, Глена Теодора Сиборга, который еще в 1971 году утверждал, что: "плутоний может даже заменить золото в качестве мирового монетарного стандарта — по крайней мере он обладает реальной внутренней стоимостью". Эта "…внутренняя стоимость" представляет собой энергию, получаемую с помощью плутония в ториевом реакторе. При этом очевидно, что собственно само потребление энергии — это поистине вечная и абсолютно ликвидная ценность во все будущие времена. Энергия — идеальный всеобщий эквивалент.     В итоге человечество впервые встречается с предстоящей заменой существовавшего ранее в мировой финансовой системе золотого стандарта на энергетический его эквивалент, присущий соответственно вводимому энергодоллару, энергоевро, энергорублю и т.п.     Проиллюстрируем сказанное конкретным примером. Печально известная глобальная афера с фондовым рынком, исходно организованная Федеральной Резервной Системой (ФРС) США, вполне возможно приведет в дальнейшем к тому, что доллар подвергнется дефолту. Это грозит тяжелыми последствиями для очень многих стран, исторически сориентированных на доллар, включая Россию. Вместе с тем, известно, что к настоящему времени в США уже наработано почти 1000 т оружейного урана, находящегося, повторяю, в собственности только самого Правительства США. То есть в США уже произведено (аккумулировано на складах!) реальных энергетических ценностей именно для будущей ториевой энергетики на сумму, эквивалентную стоимости более 100 миллиардов тонн нефти!     Возникает ряд вопросов. Первый: почему мировому сообществу не обратить на указанный факт свое особое внимание и обязать Правительство США , как собственника этих энергетических ценностей будущего, погасить известную мировую финансовую задолженность США под соответственно оформленный залог именно этих, повторяю, фактически уже наработанных на будущее залоговых ценностей? Второй: знает ли новый Президент США Б. Обама о том, что его предшественник Д. Буш (после известных событий 11 сентября 2001г. и передачи ему через Э. Теллера письма от автора) официально провозгласил еще в 2003г. развитие ториевой энергетики особой Федеральной программой США? Третий: разве не для обеспечения будущей, именно ториевой энергетики, в США не сбавляются темпы наработки оружейного урана, уже давно и многократно превышающие сами чисто военные потребности?     В указанном введении новой энерговалюты, несомненно, заинтересованы все ядерные державы, особенно Китай и Франция, а также Германия и частично сама Россия. Частично потому, что в России еще с ельцинских времен совершается явно тягчайшее государственное преступление, а именно: почти весь российский арсенал оружейного урана в количестве 500 тонн передается в США по так называемой урановой сделке Гор — Черномырдин, причем передается всего лишь за тысячную долю его потенциальной стоимости. Эта сделка завершается к 2013 г. Все попытки ее денонсации, включая Решение выездной Комиссии Госдумы РФ (из 5 (!) профильных Комитетов под председательством известного физика из Арзамаса-16 И.И. Никитчука) и Рекомендации проведенных Закрытых парламентских слушаний (03.06.97), а также многочисленные выступления генерала армии И.Н. Родионова и многих других депутатов, в т.ч. в СМИ, и даже включая Конституционно самое обязывающее Постановление Совета Федерации от 29.03.2000 г. — всё безрезультатно! Высшая власть в России — безмолвствует до сих пор! Вместе с тем, разграбление России именно по этой сделке стократно (!) превышает известный Стабилизационный Фонд и др.     Эта тема для — особого изложения. Кратко же отмечу, что после вышеуказанного предвидения Г. Сиборга автор сделал специальный доклад на заседании Президиума Совмина СССР (12 апреля 1972 г.), в котором, в частности, содержалась исходная информация о новом направлении в реализации ториевой энергетики. Позже созданный Институт физико-технических проблем металлургии и специального машиностро- ения (по Распоряжению Совмина СССР от 29.12.89г. — при особой поддержке экс-премьера Правительства СССР Н.И. Рыжкова), повторяю, созданный, в частности, для дальнейшего развития ториевой энергетики, вскоре после сделки Гор—Черномырдин был буквально с диким беззаконием остановлен в своей работе с похищением всех архивов этого Института (включая всю секретную информацию!) со взломом помещения и др. Расследования этих явно преступных фактов автору не удается добиться до сих пор!     Возвращаясь к исходно главному — необходимо ответственно признать, что глобальный кризис заставляет исторически заново переоценить все имеющиеся ценности. Золото или Энергия — что будет преимущественно править в посткризисном мире?     С уважением, Лев Максимов — и.о. директора Института ФТПМ и СМ, директор ООО "НТЦ ФТЭПЭ"

zavtra.ru

 

Новосибирский физик Лев Максимов изобрел экологически чистые АЭС

Самый гениальный писатель ХХ века Курт Воннегут как-то заметил: «Мы все находимся в наркотической зависимости от жидкого топлива, стоим на грани синдрома лишения: померкнет свет, наступит холод, опустошение». Что же, энергетика, построенная на углеводородах, похоже, себя исчерпала. Мировое энергопотребление к 2050 г., по прогнозам авторитетных ученых, достигнет 15-25 млрд. т. н. э. (тонн нефтяного эквивалента), что приведет человечество к очевидной катастрофе. В качестве решения этой проблемы у нас решено строить десятки новых атомных станций и плавучих АЭС, в реакторы которых загружают оружейный уран. Люди просвещенные против: мы окончательно погубим планету, на которой живем.

 Между тем уже несколько лет новосибирский физик-ядерщик Лев Максимов предлагает прорывной энергетический проект. Он не только способен вывести Россию из грядущего энергетического кризиса, но и дать ей шанс стать Державой №1. Физик Максимов призывает строить подземные ториевые станции. Россия - к слову - сказочно богата торием.

50 лет без перезагрузки

 ЛЕВ Максимов в недавнем прошлом - директор Института физико-технических проб­лем металлургии и машиностроения в Новосибирске. Там он и разработал проект модернизации атомной станции с использованием тория вместо урана. Это снимает с повестки дня опасность радиоактивного загрязнения при возможных авариях реакторов и вопрос терроризма. Одновременно решает самую глобальную экологическую проблему - утилизацию отработанного ядерного топлива.

 - В моих работах обоснована технология перехода мировой ядерной энергетики на новую элементную базу, - рассказал «Аргументам неделi» Лев Николаевич, - с использованием принципиально новой конструкции тепловых элементов (ТВЭЛов). С ними ториевый ядерный реактор способен работать без перезагрузки от 30 до 50 лет. Загруженное ядерное топливо заканчивается в нем, когда сама станция исчерпывает свои ресурсы. Нынешние же урановые реакторы пополняют землю ядерными отходами каждые полтора-два года. В отличие от урана при использовании тория не образуются плутоний и другие трансурановые элементы.

 Очень важно и то, что в ториевой ядерной энергетике есть перспектива использования государственных запасов оружейного урана и плутония в мирных целях. Эти стратегические материалы могут быть применены в качест­ве так называемого запального элемента в ториевых реакторах.

Сделка Гор - Черномырдин

 В РОССИИ ториевый проект Максимова постоянно пытаются «задвинуть». В чем же причина? Дело в том, что в ториевой энергетике запальным элементом служит оружейный уран. А в 1993 г. Виктор Черномырдин, который был тогда в ранге премьер-министра, утвердил «Соглашение между правительством РФ и правительством США об использовании высокообогащенного урана, извлеченного из ядерного оружия». Этот позорный документ еще называют ВОУ-НОУ, или «Мегатонны в мегаватты». Соглашение с американской стороны подписал Альберт Гор. В ходе работ высокообогащенный уран (ВОУ) из боеприпасов перерабатывается в низкообогащенный уран (НОУ). В соответствии с этим документом наша страна обязалась передать США 500 т оружейного урана, то есть практически весь ядерный потенциал страны.

 - Глава правительства при отсутствии контроля продал по дешевке наш ядерный паритет, - считает доктор технических наук, бывший депутат Госдумы Иван Никитчук (в ГД Иван Игнатьевич был депутатом с 1995 г. по 2003 г.).

 Кстати, именно выездная комиссия из пяти профильных комитетов Госдумы во главе с доктором технических наук, физиком из Федерального ядерного центра России (Арзамас-16) Иваном Никитчуком в 1997 г. проверяла в Институте физико-технических проб­лем металлургии и специального машиностроения обоснование ториевого проекта. В итоге комиссия заявила, что те 500 т, которые американцам передали за 11,9 млрд. долл., стоят как минимум 8 трлн. долларов.

 - Сегодня в России урана добывается всего 20% от потребностей, - говорит депутат Государст­венной Думы, бывший министр обороны РФ Игорь Родионов. - Ситуация усугубляется злополучной сделкой ВОУ-НОУ между США и РФ. Этого урана России хватило бы на десятки лет. Правда, сделка так и не ратифицирована, но к настоящему времени вывезено уже 50% запасов оружейного урана.

 - Тем временем все научные работы были свернуты, - еще раз подчеркнул Лев Максимов. - Это беспрецедентный случай: институт, отнесенный двумя распоряжениями федерального правительства к перечню особо режимных объектов, был ликвидирован преступной группой. Все наши архивы, включая материалы по 10 важнейшим прорывным изобретениям, которые были полностью подготовлены к патентованию за рубежом, были похищены. Должного расследования не удается добиться до сих пор.

 За это время Максимов пережил два покушения.

Наш патент действует до 2013 года

 - Ториевые реакторы в нашей стране можно строить уже сегодня, - убежден Лев Николаевич. - Модернизация реакторов одной АЭС для работы на новой элементной базе оценивается примерно в 100 млн. долларов. Но мощность станции при этом увеличивается как минимум в два раза. Строительство АЭС с нуля обходится обычно в 2-3 млрд. долларов.

 Несколько недель назад Лев Максимов побывал в Германии в На­учном ядерном центре в Карлс­руэ. Встречался с немецкими физиками. Они были потрясены простым и гениальным проектом «российского Эдисона». В Германии принят закон о выходе из ядерной энергетики, но в стране пока еще работают 17 ядерных блоков. Их доля в электроснабжении страны составляет более 30%. Последняя атомная станция в Германии будет остановлена в 2022 г. У немцев есть своего рода «атомобоязнь». И хотя в настоящее время уже ведутся разборки двух АЭС, немецкие специалисты решили передать ториевый проект физика Максимова в Еврокомиссию. Возможно, и Германия нач­нет возводить ториевые АЭС?

 А с торием у нас, в России, полный порядок. В 20 км от Сибирского химического комбината (СХК) в Томске-7 находится гигантское ториевое месторождение. Рядом расположена железная дорога, развита промышленная инфраструктура СХК. Российский торий будет предельно дешевым. Гигант­ские месторождения тория есть и в районе Новокузнецка. Если учесть, что к ним практически никто еще не прикасался, то сегодня мы имеем очень дешевые месторождения.

 - Ториевый цикл произведет революцию в атомной энергетике и позволит делать АЭС совершенно безопасными, - уверен физик Максимов.

 Что еще важно? Россия вообще может потерять статус ядерной державы, если мы не нач­нем действовать. Изобретенная Евгением Адамовым (атомным министром с сильно подмоченной репутацией) и утвержденная правительством «Стратегия развития атомной энергетики России до 2013 г.» ориентировала страну на развитие так называемых быстрых реакторов, которые нарабатывают плутоний. Вопросы же ториевой энергетики в документе были указаны как второстепенные, разработкой которых Минатом (Росатом) намеревался заняться лишь после 2013 года. Примечательно, что именно к этому сроку Россия обязана отдать весь свой оружейный уран в США.

 Что еще любопытно?

  Исходный базовый патент Льва Максимова на приоритетные права России в ториевой энергетике теряет юридическую силу именно в 2013 году.

 Вот такие скандальные совпадения…

АРГУМЕНТ СПЕЦИАЛИСТА

Гранаты не надо

 - ИНСТИТУТ Льва Максимова был создан в Новосибирске по решению ЦК КПСС и Совмина СССР для решения специальных атомных проблем, - рассказал член-корреспондент РАН, известный эколог Алексей Яблоков. - Максимов замечательный изобретатель, своего рода российский Эдисон. Он показал, что есть один уязвимый узел на всех атомных станциях мира, где простой гранатой можно превратить любую АЭС в «Чернобыль». Максимов предлагает загружать в атомные реакторы торий, который также может при расщеплении давать энергию. Но для этого, конечно, нужны затраты, нужна перестройка всего процесса.

Атомщики перестраиваться не хотят

 ЛЕВ Николаевич Максимов - известный советский ученый. С 1962 по 1982 г. - главный физик одного из объектов Минсредмаша СССР и заведующий лабораторией Института гидродинамики Сибирского отделения Академии наук СССР. Позднее - зав­отделом физико-технических проб­лем металлургии при Президиуме СО АН СССР. Максимову удалось разработать новые принципы управления жидкими средами, в том числе жидкими металлами и радиоактивными суспензиями. Эти работы после государственной экспертизы были представлены на заседании Президиума Совмина СССР (12.04.72). По итогам их заслушивания в Правительст­венном решении за подписью Алексея Косыгина значилось: «Отметить важное значение…»

 В 1980 г. выходит секретное Постановление Совмина СССР (от 16.12.80 №1162-396) о строительстве специализированной экспериментальной базы.

 В 1988 г. выходит секретное Распоряжение Совмина СССР (от 23.03.88 №545) о необходимости предельного ускорения работ с официальным утверждением 8 главных научно-технических направлений приоритетных работ автора, не имеющих зарубежных аналогов.

 В 1989 г. подписано Распоряжение Совмина СССР (от 29.12.89 №2261р) о создании целевого Института физико-технических проблем металлургии и специального машиностроения. Распоряжение сопровождалось секретным приложением (п. 7) об отнесении этого института к перечню особо режимных объектов, а также важным поручением: «…обеспечить ввод в действие упомянутой базы в 1992 г.».

 Но в 1994 г. работа института Максимова была остановлена. Сделано это было не по официальному решению федеральной власти, а группой лиц, преступно связанных с представителями коррумпированной власти. Необходимо подчеркнуть, что ни одного отрицательного научно-технического заключения Минатома (Росатома) по концепции ториевого топливного цикла не существует.

 Более того, проект строительства ториевых реакторов признала прорывным высшая атомная инстанция - комиссия Курчатовского института. На руках у Льва Максимова имеется и базовый международный патент, защищающий права России на эту технологию в 23 европейских странах. Международная патентная заявка звучит так: «Способ управления ториевым реактором и тепловыделяющая сборка для его осуществления» (заявка №РСТ/RU01/00251 с приоритетом от 26.06.01).

Торий «одолжили» у Адольфа

  ТОРИЕВОЙ энергетикой наши ученые интересовались еще в далеких 40-х годах. 27 сентября 1947 г. на стол И. Сталину положили письмо с проектом Постановления СМ СССР по добыче ториевых руд и производст­ву концентратов тория и металлического тория. В апреле 1948 г. Берия направил Сталину письмо с проектом Постановления СМ СССР «Об организации добычи тория в Алданском районе Якутской АССР». В письме, в частности, отмечалось, что в Алданском районе были открыты россыпи монацитовых песков с содержанием тория более 1000 тонн. Предполагалось начать его добычу с 1949 года.

 К 1948 г. были созданы технические и организационные предпосылки и для успешной разведки урановых месторождений. Были созданы поисковые гамма-радиометры, позволяющие определять интенсивность гамма-излучения на поисковых маршрутах без отбора отдель­ных образцов. Разработаны и выпущены опытные серии аэро-гамма-радиометров, которые устанавливали на самолетах и вертолетах. Во время полетов ими измерялся уровень гамма-излучения. За 10 лет было открыто и разведано 50 месторождений урана с общими запасами 84 000 тонн. Таким образом была успешно создана база для реализации атомного проекта в СССР.

 Тем временем неподалеку от Томска начали разрабатываться ториевые залежи. Огромные запасы тория в качестве военного трофея были вывезены и из гитлеровской Германии. Оказывается, нацисты давно экспериментировали с торием, рассматривая его в качестве потенциального компонента для создания ядерного оружия. Советская армия конфисковала ториевый монацит у гитлеровской Германии и вывезла в СССР. Немецкие ученые так и не смогли добиться цепной реакции в работе с торием. Но это сделали русские и американские физики-ядерщики. И кто бы мог подумать - теперь монацитовый концентрат хранится на полуразрушенных складах недалеко от Екатеринбурга. «Начальство» не знает, что с ним делать!

 Ох уж это начальство - сегодня к ториевым месторождениям проявляют неподдельный интерес российские олигархи. Известный обладатель яиц из коллекции Фаберже г-н Вексельберг заявил, что желает разрабатывать Туганское ториевое месторождение. Предприимчивый олигарх уже предложил свои «услуги» администрации Томской области, на территории которой находятся ториевые сокровища.

Манхэттенский «сговор»

 В США в 40-е годы тоже не спали. «Манхэттенский проект» - так называлась глубоко засекреченная работа группы американских, английских и канадских ученых, которая с осени 1942 г. вела разработку ядерного оружия. Были созданы три атомные бомбы: «Тринити» (взорвана при первом ядерном испытании), урановый «Малыш» (сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 г.) и плутониевый «Толстяк» (сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 г.). Проектом руководили физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс. Были привлечены огромные научные силы и финансовые ресурсы.

 Но и сегодня ядерные разработки как никогда раньше актуальны. Свою оценку ситуации с энергобезопасностью США дал лидер демократов в Конгрессе Ричард Гепхардт. Он подверг критике энергетическую политику, проводимую президентом Бушем, который действует в интересах нефтяных концернов, и заявил, что стране «необходим Манхэттенский проект в области топливных элементов». Демократическая партия США ставит целью добиться энергонезависимости до 2010 года. Реализация нового Манхэттенского проекта в области топливных элементов должна обеспечить нации независимость от иностранной нефти.

 Нынешняя администрация США полагает, что на ближайшие полвека основным видом топлива останутся углеводороды. США является абсолютным мировым лидером по производству и потреблению энергии. Поэтому они сделали ставку на то, чтобы решать энергетическую проблему на 20-30 ближайших лет за счет захвата углеводородных ресурсов Ближнего и Среднего Востока. Война в Ираке - тому пример. Раздаются голоса и тех, кто говорит о «гидрогенной революции» - переходе на водородное топливо. Но, по мнению ученых мужей, это топливо не сможет решить энергетическую проблему, поскольку оно достаточно дорогостоящее.

  Тем временем Конгресс США выделил миллиарды долларов на ускоренное проведение работ по ториевому ядерному циклу. 24 ноября 2003 г. Джордж Буш подписал закон о государственной программе развития ториевой энергетической технологии.

 А что у нас в России? 6 октября 2006 г. правительством утверждена Федеральная целевая программа развития атомного энергопромышленного комплекса до 2015 года. О ториевой энергетике в программе нет ни слова.

Осло и Бхабха строят ториевые АЭС

 НОРВЕГИЯ в начале апреля 2007 г. объявила о планах строительства двух ториевых АЭС. Они будут введены в эксплуатацию через 10 лет. Представляя планы по строительству АЭС, президент норвежской компании Thor Energi Алф Бжоэрсет сообщил, что в реакторах на тории никогда не произойдет аварии с расплавлением активной зоны. Такой реактор производит минимальное количество ядерных отходов, и он не может быть использован для создания ядерного оружия. Кстати, Норвегия владеет сегодня самыми крупными запасами тория в мире. Бжоэрсет отметил, что доля двух ториевых АЭС составит в энергоснаб­жении страны 15%.

 - Ториевые реакторы способны разрешить глобальный энергетический кризис и обеспечить мир электроэнергией на все обозримое будущее, - в этом уверен известный норвежский физик, профессор Эгиль Лиллестол.

 Индия тоже намерена начать строительство усовершенствованного ториевого реактора (AHWR-300). Модель разработана индийскими учеными из Центра ядерных исследований Бхабха. Глава Комиссии по ядерной энергетике Анил Какодкар заявил, что строительство реактора будет завершено в течение 5 лет, и его мощность составит 300 мегаватт. AHWR-300 станет первым реактором в мире, работающим на ториевом топливе и срок работы которого составит 100 лет, - уверен г-н Какодкар.

www.argumenti.ru

 

eaquilla.livejournal.com

Ториевые ядерные реакторы

Недавно Китай официально объявил о запуске программы по развитию атомной энергетики на базе ториевых ядерных реакторов. Если программа будет успешна, КНР сможет использовать атомные электростанции в качестве основного поставщика энергии, извлекая ее из наиболее чистого и безопасного вида топлива. Чем же так привлекательны эти ториевые реакторы?

Фото: AP

Надвигающийся энергетический кризис не только посеял панику среди масс, но и стимулировал исследования в области энергетики. Пока одни ученые задумываются над сооружением электростанций, работающих на альтернативных источниках энергии, другие предлагают пути усовершенствования традиционных способов добычи энергии.

Так, например, Китай официально объявил о запуске программы по развитию атомной энергетики на базе ториевых ядерных реакторов. Если программа будет успешно развиваться, Китай сможет использовать АЭС в качестве основного поставщика энергии, извлекая ее из наиболее чистого и безопасного вида топлива.

Хотя, если честно, изобрели этот чудо-реактор вовсе не жители Поднебесной. Его создателем является знаменитый итальянский физик Карло Руббиа, которого также называют "отцом" Большого адронного коллайдера. Именно он в 80-х годах прошлого столетия разработал метод, позволяющий зарегистрировать прежде неуловимые W-бозоны и Z-бозоны (подробнее об этом читайте в статье "Ученым удалось потрогать частицу бога"). За свои открытия великий ученый был удостоен Нобелевской премии по физике в 1984 году.

Что же принципиально нового в реакторе Руббиа, который еще называют "ядерным умножителем"? Прежде всего то, что в качестве сырья в нем используется не опасный уран, а другой элемент — торий. Известно, что его запасов на планете в три-пять раз больше, чем таковых урана. Более того, практически весь добытый торий может использоваться в качестве топлива (для сравнения — только 0,7% урана, добытого из урановой руды, может стать ядерным топливом). Проще говоря, в энергетическом выражении одна тонна добываемого тория эквивалентна 200 тоннам урановой руды или 3,5 миллиона тонн угля. Так что, как видите, торий более дешев, и использовать его более экономично.

Фото: AP

Тем не менее, известно, что сам по себе торий не способен обмениваться тепловыми нейтронами и, соответственно, выступать в качестве горючего для электростанции. Поэтому 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. Точнее говоря, классическая схема работы происходит так: первоначально в ториевый реактор загружают изотоп 233U (который делится при взаимодействии как с быстрыми, так и с медленными нейтронами), полученный в другом реакторе. В результате захвата ядром изотопа 232Th нейтрона, образующегося при делении 233U, это ядро после двух последовательных b-распадов превращается в ядро 233U, то есть получается вторичное ядерное топливо. Его, кстати, тоже можно использовать.

Читайте также: Радиоактивные отходы превратят в халцедон

Для модификации реактора, Карло Руббиа предлагал воспользоваться ускорителем 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.

Но все-таки, как же в этой схеме получается энергия, необходимая для выработки электричества? Согласно расчетам Руббиа, поток протонов, вырвавшийся из ускорителя, будет расщеплять ядра тория и инициировать процесс деления. Кстати, замечательная особенность тория, такая как отсутствие самоподдерживающегося деления, делает данную АЭС абсолютно безопасной, поскольку, как мы видели, реакция с выделением тепла идет только благодаря бомбардировке тория протонами. Следовательно, выключение протонного ускорителя приводит к мгновенной остановке работы реактора.

Также преимуществами ториевых АЭС являются длительный цикл работы топливного элемента, что снижает утечки материала, высокая безопасность и отсутствие необходимости обогащения топлива. Кроме того, размещение реактора под землей имеет серьезные плюсы в плане обеспечения безопасности, ведь в такомслучае любая авария не приведет к серьезным последствиям для окружающей среды.

Интересно еще и то, что выброс инертных газов из ториевого реактора всего в 0,006 раз больше, чем из обычных реакторов. Кроме того, 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. Так что, как видите, вреда от таких АЭС практически нет, а есть лишь одна польза.

Интересно, почему же подобные проекты не осуществлялись раньше? На самом деле, разработка ториевого реактора началась еще в начале прошлого века. Первыми с торием стали экспериментировать ученые гитлеровской Германии. После окончания Второй мировой войны эти разработки попали в руки союзников, которые, однако, не воспользовались ими сразу.

Фото: AP

Дело в том, что в то время в мире появилось новое оружие — ядерная бомба, "сырьем" для которой является так называемый оружейный плутоний, получающийся как конечный продукт реакции в обычных, урановых реакторах. А вот в ториевом реакторе этот опасный элемент не образуется. Неудивительно, что в то время, когда мир находился в состоянии холодной войны, ториевые реакторы были невыгодны — как же тогда получать "ценный" плутоний для ядерного оружия?

Однако сейчас о ториевой атомной энергетике вновь заговорили. В настоящее время активную разработку ториевых реакторов ведет Индия, которая обладает 32 процентами мировых запасов тория (290 тысяч тонн) В этой стране, кстати, уже имеется ториевая АЭС. От лидера не отстают и Австралия (эта страна имеет самые большие запасы тория в мире — 300 тысяч тонн), и США, чьи запасы тория составляют 160 тысяч тонн. Также весьма активно ведется разработка новых типов реакторов в Норвегии (в которой тория вообще нет), причем ученые из этой страны утверждают, что первая норвежская ториевая АЭС начнет свою работу в 2017 году.

Однако, судя по материалам, опубликованным в газете "Вэнь Хуэй Бао", Китай сможет перегнать эти страны и выиграть "ториевую гонку". В соответствии с долгосрочным планом развития ядерной энергетики страны, первые ториевые АЭС могут появиться там уже через три-четыре года. В дальнейшем там будут построены десятки новых реакторов, и к 2020 году суммарная мощность АЭС Поднебесной достигнет 40 ГВт, а к 2050 году она может быть увеличена до 260 ГВт и выше. Это означает, что в ближайшие 40 лет в Китае производство ядерной энергии будет увеличено в 20 раз по сравнению с настоящим временем. Таким образом, КНР сможет отказаться от использования в энергетике угля, одним из крупнейших потребителей которого она сейчас является.

Кроме того, на недавней ежегодной конференции Китайской академии наук отмечалось, что поскольку мир все еще находится в стадии разработки нового поколения ядерных реакторов, исследований тория и реакторов на расплавах солей, Китай может получить все права на интеллектуальную собственность. Следовательно, остальные государства попадут в технологическую зависимость от него.

Здесь, правда, есть одна "формальность", однако, судя по всему, китайцы смогут достаточно легко ее обойти. Дело в том, что у российских ученых имеется базовый международный патент, защищающий права России на приоритет в разработке технологий ториевых реакторов в 23 европейских странах. Эта патентная заявка звучит так: "Способ управления ториевым реактором и тепловыделяющая сборка для его осуществления" (заявка №РСТ/RU01/00251 с приоритетом от 26.06.01).

Читайте также: Ученых из Сибири зовут в китайское "Сколково"

Ну, а раз подобный документ имеется, то всех прав на интеллектуальную собственность в этой области Китаю вроде бы получить невозможно. Все это так, однако есть одно "но". Оно заключается в том, что этот базовый патент теряет свою юридическую силу в 2013 году. Заметьте, именно в это время Китай собирается запустить первую ториевую АЭС. После чего, видимо, ученые Поднебесной легко смогут запатентовать это техническое чудо, причем никаких юридических препятствий у них в этом не будет.

К сожалению, в нашей стране пока разработка ториевых реакторов практически не ведется. Хотя, возможно, в ближайшем будущем, если этот проект возьмет под свою опеку "Сколково", дело может сдвинуться с мертвой точки…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"  

www.pravda.ru