Лента TH Новости Альтернативная энергетика


Новое топливо для ядерных реакторов

∴ 256

Пару месяцев назад мы писали о ториевом реакторе, работающем на соли. Пора взглянуть на то, как обстоят дела у ученых, и как далеко продвинулся проект.

Nuclear Reactors Nuclear Power Plant Cooling Tower

Ученые из Группы ядерных исследований (NRG) в Нидерландах решили использовать опыт 1970-тых годов, чтобы удовлетворить энергетические потребности. Впервые с 1976 года команда NRG проводит эксперименты по запуску реактора с солью тория, которая может привести к созданию более чистых и безопасных ядерных реакторов, способных продуцировать энергию в крупных масштабах.

В мире, находящимся под сильным давлением экономики, политики и энергетики, ядерная энергия представляется идеальной альтернативой существующим углеродным топливам. Ядерные реакторы надежны, производят меньше выбросов углерода (ниже, чем ветровая и солнечная энергетика) и имеют самый низкий коэффициент затрат на ватт, чем у любого конкурента.

Однако ядерная энергетика страдает от четырех основных недостатков. Во-первых, уран, необходимый для питания реакторов, редок и дорог для обработки. Во-вторых, технология производства ядерного топлива также может быть адаптирована для создания оружия. В-третьих, в старых конструкциях реактора существует опасность маловероятной, но пугающей утечки. И, в-четвертых, никто не придумал долгосрочную стратегию утилизации ядерных отходов, которая приемлема для всех стран.

Одним из способов преодоления этих проблем является замена урана и плутония, на другой материал, способный к полураспаду. С 1940-х годов наиболее привлекательной альтернативой был торий. В отличие от урана, тория намного больше и он широко распространен. Он не требует такого сложного процесса обогащения, который нужен урану, который легко использовать в бомбах. Кроме того, ториевые реакторы более безопасны, и автоматически отключаются, если реакция выходит из-под контроля, а радиоактивные отходы из тория относительно недолговечны, становясь безвредными в течение нескольких веков.

Главным препятствием является то, что торий сам по себе не может достичь критической массы. Если вы возьмете достаточно урана, который был бы сжат и очищен до уровня топлива, то количество выделяемого нейтронного излучения начнет цепную реакцию, которая приведет к разделению атомов урана и запустит самоподдерживающийся процесс. К сожалению, торий не может этого сделать, поэтому ториевое топливо должно быть смешано с ураном или подвержено внешнему облучению нейтронами, чтобы запустился реакционный цикл.

С 1960-х до 1976 года Национальная лаборатория Оак-Ридж в Соединенных Штатах проводила эксперименты с использованием фторида тория, растворенного в расплавленной соли, вместо твердых топливных элементов. Хотя результаты были многообещающими, этот подход был отменен. С тех пор Индия, Китай и Индонезия экспериментировали с ториевыми реакторами и идеей использования расплавленных солей в качестве топлива, но только после того, как NRG взяла эстафету, был восстановлен классический подход Оак-Ридж.

Работая в сотрудничестве с Объединенным исследовательским центром лаборатории Европейской комиссии, NRG’s SALt Irusioniation ExperimeNT (SALIENT) представляет собой многоступенчатый эксперимент, направленный на превращение ториевых расплавленных реактивных реакторов (ТМСР) в промышленный энергетический источник с коммерческими возможностями.

Согласно группе Thorium Energy World, первая фаза эксперимента фокусируется на удалении металлов, вырабатываемых ториевым топливным циклом. То есть металлов, созданных на этапах ядерного деления, где торий превращается в уран перед расщеплением, чтобы выделять энергию.

Как только это будет достигнуто, следующим шагом будет определение того, насколько хорошо обычные материалы, используемые в конструкции TSRM, выдерживают едкую высокотемпературную солевую смесь. Или будет работа по поиску альтернативы для поддержания расходов на техническое обслуживание и эксплуатацию. Альтернативой могут быть сплавы никеля, называемый хастеллой, или титан-цирконий-молибден (сплав TZM).

Конечной целью является создание TMSR, которые являются модульными и масштабируемыми, чтобы удовлетворять местный спрос на энергию, но обеспечивать 24-часовую мощность, которая доступна круглый год. Кроме того, использование расплавленных солей означает, что заправка может происходить во время работы реактора, что резко сокращает время простоя.

Филипп Дончев