Skip to content Skip to footer
Что такое реактор «на бегущей волне», и чем он лучше термоядерного

В наши дни футурологи неохотно включают ядерную энергетику в картину грядущего. Много копий было сломано в горячих дискуссиях по вопросу, нужен ли вообще человеку хоть и мирный, но совсем не безопасный атом. Практика же, между тем, без суеты и помпы вынесла не подлежащий обжалованию приговор. Реактор оказался необходим. Количество ядерных энергоблоков, с конца восьмидесятых годов прошлого века остававшееся почти неизменным, в 2013 году снова начало быстро увеличиваться. И это значит, что картины грядущего придётся отредактировать, отведя в них достойное место корпусам атомных электростанций и шахтам для захоронения радиоактивных отходов.

Как известно, запасы нефти и газа истощатся в ближайшие тридцать лет. Этот неутешительный прогноз ежегодно подтверждается ведущими исследователями уже более века. И здравый смысл подсказывает, что рано или поздно специалисты, всё-таки, угадают. Ведь, даже испорченные часы дважды в день показывать точное время… Человечеству лучше заранее подыскать новый источник энергии. Желательно неисчерпаемый, чтобы закрыть вопрос раз и навсегда. Солнце, ветер, приливные течения и жар земных недр отвечают данному требованию, но это – крохи, совершенно несоответствующие экспоненциально растущим потребностям технической цивилизации. Переход к ядерной энергетике неизбежен, ибо только залежи тяжёлых металлов способны обеспечить планету энергией на 10 тысяч лет

В природе готовым ядерным горючим является только 235 изотоп урана, составляющий чуть более 0.7% массы этого металла, и поддающийся отделению лишь ценой огромных затрат. Но ядерное горючее тем и отличается от любого другого, что самовоспроизводится при сжигании. Оказавшийся в зоне цепной реакции ядра основного – 238 – изотопа урана, захватив нейтрон, претерпевают бета-распад, превращаясь в «цепной» 239 изотоп плутония. К аналогичной метаморфозе способно и ядро 90 элемента – тория. Нейтронное облучение превращает этот металл в ядерное горючее – уран-233.

С середины прошлого века за ураном закрепилась репутация металла ценного и чрезвычайно редкого. Но к концу XX столетия выяснилось, что 92 элемент периодической таблицы не является дефицитным ресурсом. В природе уран столь же распространён, как, например, свинец. Тория на нашей планете ещё больше.

То есть, запасы горючего не ограничены, нужна только печь, то есть реактор.

Но существующие конструкции реакторов включают в себя уязвимый элемент – ТВЭЛы, — сброки начинённых урановыми таблетками трубок, которые периодически требуется извлекать и перерабатывать. А это дорого и небезопасно, но необходимо. Так как 235 изотоп выгораем, а сами сборки подвергаются колоссальным радиационным, химическим и термическим нагрузкам, вследствие чего разрушаются. Из старых ТВЭЛов выделяется наработанный плутоний, который, в последствии может быть смешан с обеднённым ураном и использован в составе синтетического MOX-топлива… Но там столько мороки, что обогащение новой порции урана обходится втрое дешевле

Переспективный реактор должен выглядеть совершенно иначе. Идеальным решением, «Священным Граалем» ядерщиков является «реактор на бегущей волне», представляющий собой некую высокотехнологичную яму, в которую можно просто навалить урана и тория, добавив для затравки реакции небольшое количество делящегося изотопа. После чего, на 20 или даже на 100 лет – пока всё это не выгорит – предать инцидент забвению. Основанные на таком принципе АЭС смогут производить энергию почти даром и по безотходному принципу. Ибо все отходы останутся внутри реактора. А он за десятилетия работы наверняка устареет, будет признан памятником технической мысли и взят под охрану ЮНЕСКО. Останется лишь накрыть его свинцовым стеклом для сохранности.

То есть, концепция «бегущей волны» подразумевает, что наработанные в реакторе расщепляющиеся изотопы не извлекаются, а сразу включаются в цепную реакцию. И так до тех пор, пока не выгорит всё. Весь уран переходит в плутоний, а затем в продукты распада плутония, которые, если они не стабильны, большей частью и сами распадутся за время эксплуатации реактора.

Разумеется, конструкцию, которая выдержит целый век безумных радиационных нагрузок, нагрева и непредсказуемой химической активности, — там наплодится и вступит во все возможные реакции между собой целая таблица Менделеева, — представить невозможно. Это действительно должна быть некая яма, — предельно примитивная по устройству, а значит, неспособная к отказу. И… в общем, абсолютно отказоустойчивые гомогенные реакторы, которых топливо, замедлитель, поглотитель и теплоноситель представляют однородную смесь, уже существуют. Это не фантастика.

В качестве действующей модели гомогенного реактора можно рассматривать российский «Аргус», представляющий собой 22 литровый бак из нержавейки, заполненный водой, в которой растворено 2 килограмма обогащённого до 90% уранилсульфата. Заправки хватает на 50 лет, а продукты распада удаляются из активной зоны сами, образуя осадок на дне ёмкости. Хотя, нужно иногда подливать воду.

В качестве энергетической установки, и даже её прообраза, требующий чрезвычайно дорогостоящего топлива и развивающий мощность всего 20 кВт «Аргус», едва ли можно рассматривать. Но, являясь по назначению размножителем, он окупает себя благодаря производству ценных изотопов. А значит, «жидкий реактор», теоретически, можно перенастроить на «замкнутый цикл», то есть на производство из урана или тория ядерного горючего для себя же.

Низкая мощность тоже вполне поправимое дело. Просто воды потребуется намного больше, — целая цистерна, а лучше бассейн.

Новые публикации также можно увидеть на Дзен-канале

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии