Фізики відновлюють технологію торієвих ядерних реакторів

Науковці з нідерландського центру ядерних досліджень NRG повернулися до технологій 70-х років, щоби вирішити енергетичні проблеми майбутнього.

Вперше, починаючи з 1976 року, команда дослідників з NRG повертається до ядерних технологій, які використовують розплав торієвої солі. Вважається, що торій може привести нас до безпечніших та чистих ядерних реакторів.

Ядерна панацея

У світі, який відчайдушно намагається позбавитись залежності від вуглеводнів, ядерна енергетика виглядає досить привабливою альтернативою. Не дивлячись на заплямовану репутацію, атомні електростанції мають відмінні показники надійності та термінів експлуатації. Ядерна енергетика також відрізняється надзвичайно низькими показниками викидів вуглекислого газу, навіть меншими, ніж в альтернативних джерел, таких як вітрова чи сонячна, якщо брати до уваги етапи виробництва та експлуатації.

Торієвий реактор
Нутрощі тестового реактора на соляному розплаві торію Petten. Світіння виникає від заряджених частинок, які рухаються у воді швидше за світло. Джерело: Thorium Energy World

Об’єктивно, ядерна енергетика також має чотири головних недоліки. По-перше, уран, необхідний для живлення реакторів, є рідкісним елементом та дуже дорогим у виробництві. По-друге, ядерні технології можуть бути з легкістю адаптовані для виготовлення ядерної зброї. По-третє, старі конструкції ядерних реакторів мають недоліки, які можуть потенційно призвести до розплавлення реакторної зони та катастрофічних наслідків. І наостанок, досі не розроблено ефективної технології перероблювання ядерних відходів, яка б відповідала сучасним вимогам.

Вихід

У минулому столітті дослідники та інженери з’ясували, що шляхом подолання цих проблем є заміщення урану та плутонію, який з нього отримують, іншим елементом. З 40-х років науковці придивлялись до торію.

Торій є досить поширеним елементом у природі. На відміну від урану, він не потребує специфічного процесу збагачення, і його нелегко використати для виготовлення ядерної бомби. На додачу, за конструкцією торієві реактори значно безпечніші: у випадку виходу реакції з-під контролю, їх можна просто вимкнути, а реакцію зупинити. Що ж до радіоактивних відходів, у торієвих реакторів вони відносно недовговічні і перестають бути небезпечними вже за декілька століть.

Головна перешкода на шляху до широко використання торію полягає у тому, що сам він не може досягти критичної маси. Якщо взяти певну кількість підготовленого урану і скласти його разом, кількості нейтронного випромінювання від нього буде достатньо, щоби запустити ланцюгову реакцію розпаду. Саме тому попередні спроби потребували додавання до торію урану, який виступав зовнішнім джерелом нейтронів для реакції.

У період з 1960-х по 1976 рік у Національній лабораторії Оук-Ридж, США, проводили власні експерименти. Американські дослідники замінили тверді паливні елементи (ТВЕЛ) соляним розчином фториду торію, однак результати не виправдали очікувань і експеримент полишили. Згодом цю естафету підхопили Індія, Китай та Індонезія. Ці країни також експериментували з ідеєю використання розплаву торію у якості палива, однак ідеї залишались ідеями, доки у NRG не вирішили спробувати відновити підхід, який використовували в Оук-Ридж.

Європейський торієвий проект

NRG розпочала співпрацю з Об’єднаним дослідницьким центром лабораторії Європейської комісії з метою реалізації спільного багатоетапного проекту SALIENT – SALt Irradiation ExperimeNT. Головна мета цієї ініціативи полягає у перетворенні ядерних реакторів на соляних розплавах торію у повноцінні промислові джерела енергії з комерційними можливостями.

Дослідник торій
Вчений NRG готує торій для тестового реактора Petten. Джерело: TEW

Згідно з повідомленням адвокатської групи Thorium Energy World, на першому етапі дослідники сфокусуються на видаленні з паливного циклу небажаних благородних металів, які побічно утворюються під час поділу ядер торію.

Найчистіший зразок торієвої солі кладуть у спеціальний контейнер для нагрівання. Джерело: TEW

Наступним кроком стане вибір загальнодоступних матеріалів, здатних витримати агресивне середовище від соляного розплаву торію. Інженери можуть також знайти альтернативи, які б зменшили витратити на експлуатацію такого реактора.

Група сподівається одного дня отримати повноцінний промисловий ядерний реактор, який міг би з легкістю задовольняти локальні потреби в електроенергії 24 години на добу. Оскільки реактори на соляному розплаві торію не мають твердих паливних елементів, інженери зможуть проводити “заправку” реактора в операційному режимі. Зараз заміна ТВЕЛ потребує вимкнення енергоблоків АЕС. У перспективі торієві електростанції будуть позбавлені цих недоліків.

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або