18+
beta
Регистрация прошла успешно
Дополнительная информация отправлена вам на почтовый ящик
Продолжить
17:12, 27 ноября 2015

Торий — будущее ядерной энергетики?

Торий — будущее ядерной энергетики?

Фото: shutterstock

Ториевый топливный цикл - мечта ученых-ядерщиков, которая уже более полувека волнует умы исследователей, журналистов и писателей-фантастов. Элемент под номером 90 в периодической таблице Менделеева - слаборадиоактивный металл, который может быть использован в ядерных реакторах для получения энергии как альтернатива урану-235 и 238. На этом пути стоят значительные технические сложности, однако перспективы, которые открываются перед человечеством в случае воплощения проекта в жизнь, завораживают. Торий обещает стать практически неисчерпаемым источником энергии, создавая при этом гораздо меньше проблем, чем уран-235.

В земной коре он встречается в три-четыре раза чаще урана, его залежи рассредоточены по всему миру. Только добытого к настоящему моменту тория должно хватить миру на многие годы. Переход на торий в перспективе может заметно облегчить решение проблемы ядерных отходов.

Реалистичный взгляд

Исследовательские проекты, посвященные применению тория в ядерной энергетике, осуществляются сейчас в Китае, Индии, Японии. Серьезно заинтересованы в этой технологии правительства Австралии, Великобритании, Канады, Турции и ряда других стран. Именно на тории Индия и Турция намерены строить свою будущую энергетическую стратегию. При этом в публикациях, посвященных перспективам использования тория, все чаще упоминается название небольшой частной норвежской компании Thor Energy /"Тор энерджи"/. Она является первопроходцем на одном из направлений ториевой энергетики, что символично.

Этот радиоактивный элемент был впервые добыт и описан в Скандинавии /его открыл шведский химик Йёнс Берцелиус, выделив из норвежской горной породы/ и носит имя древнескандинавского бога грозы - Тора.

В Thor Energy признают все потенциальные плюсы тория. Однако говорят и о том, что воплощенное в нем будущее ядерной энергетики еще очень далеко, требует проведения огромной исследовательской и инженерной работы, колоссальных вложений денег и создания нового типа реакторов / легководных, жидкосолевых или иного типа/, к тому же коммерчески выгодных.

"Ториевая мечта" уже разбивалась в прошлом. Энергетические проекты, бравшие за основу торий и осуществлявшиеся в США в 1960-х и 1970-х годах, были свернуты как по политическим и техническим, так и по экономическим причинам. В беседе с корр. ТАСС норвежцы признали, что нынешние публикации о тории в прессе, которые не обходятся без упоминания как минимум половины из приведенных выше неоспоримых преимуществ ториевого топливного цикла, идут скорее во вред направлению, изучающему потенциал этого элемента, создавая завышенные и нереалистичные на сегодняшний день ожидания.

"Когда мы только начали рассматривать торий в качестве дополнительного источника топлива, нам стало ясно, что впереди - эволюционный, а не революционный путь, - указал глава Thor Energy Эйстейн Аспьелль.

- В конечном итоге торий вытеснит уран. Но на протяжении многих десятилетий, пока не будет полностью отработан ториевый цикл, ему будет отведена второстепенная роль.

Эволюция начинается с небольших шагов, один из которых - использование тория в качестве ядерного топлива сегодняшних реакторов".

Норвежский эксперимент

Thor Energy была основана в 2006 году на базе промышленного бизнес-инкубатора Scatec /"Скатек"/, созданного норвежским миллиардером Альфом Бьёршетом. Она получала дополнительное финансирование от государственного Исследовательского совета Норвегии и крупнейшей энергетической компании станы Statkraft /"Статкрафт"/. В настоящий момент, чтобы осуществить свой проект, Thor Energy создала консорциум, в который входят американская энергокомпания Westinghouse /"Вестингхауз"/ и финская Fortum /"Фортум"/, а также три исследовательские лаборатории в Великобритании, Германии и Южной Корее. Главное достижение Thor Energy, по словам ее руководителя, заключается в том, что компания пошла по не проторенному еще пути. Она первой создала топливные смеси с добавлением тория, на которых могут работать 90% существующих сейчас в мире 436 коммерческих ядерных реакторов. Экспериментальные 60-сантиметровые топливные сборки были загружены в Халденский реактор в апреле 2013 года и к настоящему моменту проработали больше половины назначенного четырехлетнего срока. По словам Аспьелля, они показывают многообещающие результаты, подтверждая теоретические расчеты компании. До конца этого года должна быть осуществлена загрузка в реактор новой партии аналогичных сборок. В том случае, если она в течение двух лет будет работать так же, как и первая, Thor Energy сможет получить лицензию на коммерческое применение своих разработок. В них заинтересованы сразу несколько крупных энергокомпаний, предоставивших норвежцам доступ к компьютерным моделям своих реакторов.

В настоящий момент Thor Energy испытывает два новых типа топлива - уранового с добавлением тория в концентрации 10%, а также альтернативного вида МОКС топлива /MOX, Mixed-Oxide fuel/, которое содержит 90% тория и 10% плутония. В первом случае торий играет роль поглотителя, контролируя реактивность и заменяя собой гадолиний, который широко используется для этих целей сегодня. Однако, если гадолиний быстро выгорает, поглощая нейтроны, то торий превращается в уран-233, который включится в реакцию на более позднем этапе.

"Таким образом мы не теряем нейтроны, а, образно говоря, кладем их в банк, снижая реактивность на начальной стадии, но затем увеличивая ее ближе к концу срока работы топлива, - поясняет Аспьелль. - Использование тория, который является полезным, а не выгорающим поглотителем нейтронов, позволяет улучшить показатели работы топлива на основе оксида урана. В конечном итоге все сводится к тому, что на АЭС можно будет получить больше киловатт-часов энергии из таблетки уран-ториевого топлива, чем из такой же таблетки стандартного уранового. Существуют также другие преимущества, которые позволяют повысить запас надежности и безопасности АЭС, в частности благодаря понижению температуры топлива, которая всегда имеет большое значение. Идея смешанного топлива не нова для отрасли. Сегодня к урану добавляют гадолиний, бор, бериллий. Мы используем торий, что позволяет, потратив меньше денег, получить больше энергии, так что решение той или иной АЭС об использовании нашей технологии будет основываться на чисто экономических соображениях".

Электричество из плутония

У МОКС топлива на основе тория преимущества другие. Современное уран-плутониевое МОКС топливо, которое можно использовать как в легководных реакторах, так и в реакторах на быстрых нейтронах, что гораздо эффективнее, позволяет получать энергию из оружейного плутония, а также плутония, наработанного на АЭС в процессе деления урана. Основное достоинство МОКС топлива, которое успешно применяется уже несколько десятилетий во многих странах мира, в том числе в России, можно назвать политическим, так как данная технология позволяет постепенно избавляться от излишков наследия "холодной войны", отчасти решая вопрос хранения и последующего захоронения плутония. Как показывают эксперименты Thor Energy, при использовании в реакторе торий-плутониевого МОКС топлива, по сравнению с уран- плутониевым, накапливается значительно меньше высокорадиоактивных изотопов трансурановых элементов / америция, кюрия, нептуния и т.д./, которые необходимо захоронить или использовать в реакторе на быстрых нейтронах. Кроме того, в силу свойств тория в МОКС топливе на его основе можно использовать до 20% плутония против 12-14% в МОКС топливе на основе урана. Во многих случаях это позволяет существенно увеличить экономическую эффективность переработки оружейного плутония в топливо.

Элемент-аутсайдер

Вместе с тем, ториевый цикл на реакторах-размножителях или "ториевая нирвана", как его называет Аспьелль, пока что остается далекой, хотя и крайне привлекательной мечтой, которая к тому же не находится в центре внимания ученых и политиков.

Торий - будущее ядерной энергетики

"Как в политическом, так и в научном отношении огромный интерес и престиж связан с программой реакторов на быстрых нейтронах /таких как российские БН-600, БН-800 и будущий БН-1200, - прим. корр. ТАСС/. Отрасль, в свою очередь, кровно заинтересована в том, чтобы продолжать реализацию топливного цикла на основе урана. Можно сказать, что интерес к торию обратно пропорционален уровню цен на уран. Если уран дорожает, и рыночные прогнозы не предвещают снижения цен, количество экспериментов с торием резко увеличивается, - заметил глава Thor Energy. - В настоящий момент в мире осуществляются две крупномасштабные ториевые программы. Это проект жидкосолевого ториевого реактора в КНР и тяжеловодного в Индии. Мало изучается вопрос об использовании тория на легководных реакторах, а именно за ними, по нашему мнению, будущее ториевого цикла. Французский концерн Areva /"Арева"/ два года назад заявил о том, что будет разрабатывать эту тему совместно с бельгийской химкомпанией Solvay /"Сольвей"/. Однако в апреле Areva вынужден был уволить 4 тыс. сотрудников и сейчас переживает не лучшие времена, в связи с чем значительного прогресса на этом направлении достигнуто не было".

Кроме того, ядерная энергетика в целом сейчас находится отнюдь не на подъеме. Многие исследовательские проекты в США сворачиваются из-за сланцевой революции. Снижение цен на электроэнергию в Европе также пока что не способствует росту интереса к такому дорогому источнику энергии, как мирный атом. Сложно переоценить и воздействие на эту область аварии на японской АЭС "Фукусима-1". "В отрасли сейчас говорят о досрочном выводе АЭС из эксплуатации, и не хотят ничего слышать о новых видах топлива", - с сожалением отмечает Аспьелль.

Будущее норвежского тория

Примечательно, что представители компании на сегодняшний день не видят предпосылок для того, чтобы норвежское правительство задумалось о реализации собственного ториевого проекта. Хотя в Норвегии и было построено в общей сложности четыре испытательных реактора, у страны просто нет необходимости в АЭС. Помимо того, что королевство является одним из крупнейших в мире производителей нефти и газа, за счет многочисленных ГЭС оно полностью покрывает собственные потребности в электроэнергии, а часть ее даже экспортирует за рубеж.

"Наша страна не нуждается в дополнительной энергии, и мы не разрабатываем нашу технологию, рассчитывая на внутренний рынок, - заявил корр. ТАСС Аспьелль. - В Норвегии были приняты прекрасные технологические решения в области добычи нефти и газа. Сегодня королевство экспортирует технологию в дополнение к углеводородам, так что мы рассчитываем на нечто подобное. Scaltec Solar - крупнейшая в мире интегрированная компания в области солнечной энергетики - была создана Альфом Бьёршетом в Норвегии, однако ориентирована именно на экспорт".

Схожая ситуация складывается и вокруг норвежских запасов тория, которые считаются одними из крупнейших в мире.

Топливные сборки Thor Energy сейчас работают на австралийском тории, купленном во Франции. По словам экспертов, Южная Норвегия с ее твердыми гранитами, в которых встречается торий, далеко не лучшее место, чтобы добывать этот элемент.

"Торий добывают уже очень давно, и сегодняшних запасов нам должно хватить на десятки лет - даже после того, как он найдет широкое применение в мире, - указал Аспьелль. - Многие пишут о тории как о сырье, которое мы можем добывать, продавать и делать на этом деньги. Однако здесь главное - не килограммы тория, а киловатты энергии, которые можно из них получить. Основные расходы потребителей будут приходиться на строительство АЭС и создание производств по получению ториевого топлива, а не на закупку сырья".

Светлое будущее?

Запасы урана-235 слишком малы, чтобы обеспечить будущие энергетические потребности мира. Ученые и политики понимали это еще на заре эры мирного атома. Пока что торий серьезно проигрывает урану-238 в борьбе за право стать топливом будущего, однако в Thor Energy надеются, что от проектов реакторов на быстрых нейтронах, которые сейчас реализуются в России, Индии, Японии и ранее активно развивались во Франции, акцент постепенно сместится на торий.

"Увы, немногочисленное ториевое лобби пока что дает лишь обещания: никаких отходов, торий невозможно превратить в оружие, жидкосолевой реактор - хоть завтра, все безопасно и просто. Это искаженное видение мечты, и без того далекой от воплощения в реальность. Нам предстоит пройти еще очень долгий путь. Идею тория сейчас пытаются продать в своеобразной маркетинговой обертке: это и не зеленая, но и не ядерная энергия, а нечто среднее. Обещают автономные энергомодули, которые смогут на века запитать любое производство, но это пока сказки, которые только мешают нам продвигаться вперед и говорить о реальных перспективах тория", - сказал Аспьелль.

Но, несмотря на все трудности, ученые постепенно развивают и это направление. В Китае сейчас пытаются улучшить проект, существовавший в 1960-х годах в США, создав ториевый реактор на расплавленных солях. Он принципиально отличается от современных тем, что ядерное топливо в нем используется в жидком виде, а расплавленная зона является нормальным, а не аварийным состоянием. В теории аварийная безопасность такого реактора должна быть намного выше, чем у традиционного, а закладывать и удалять топливные компоненты в него можно будет в процессе работы. Однако крайне сложно создать материалы, которые способны выдерживать облучение и высокую температуру одновременно с коррозионным воздействием расплавленных фторидов.

"В распоряжении директора китайской программы - 3 тыс. человек, 700 кандидатов и докторов наук и почти неограниченные средства на то, чтобы сделать жидкосолевой реактор коммерческим, при этом первый прототип он обещает не раньше 2030 года", - отметил Аспьелль, называющий жидкосолевой реактор мечтой физиков и кошмаром инженеров.

Thor Energy ставит перед собой куда менее масштабные, но также перспективные задачи. Коммерческое уран-ториевое топливо к 2018 году, признание торий-плутониевого МОКС топлива альтернативой уран-плутониевому и постепенный переход к работе над легководным реактором, способным использовать торий, по технологии RBWR /Reducer moderation boiling water reactor, кипящий водо-водяной реактор с уменьшенным замедлением/, которую сейчас развивает японская корпорация Hitachi.

Аспьелль считает, что даже на первом этапе торий найдет своего покупателя. Уран-ториевое топливо должно обеспечить прирост производства энергии на уровне 3-6% по сравнению с тем же количеством стандартного уранового. При этом никаких модификаций реактора для того, чтобы он смог на нем работать, не потребуется.

Источник: ТАСС
Теги: Thor Energy, Неисчерпаемый источник энергии, Торий,

Комментарии (0)

Вход

Вход
через социальные сети

Регистрируясь через социальные сети, вы даете согласие на получение рассылки портала.
Зарегистрироваться

Новости партнера:

Читайте также из данного раздела:

Facebook
Вконтакте
Twitter

Видео

Больше видео
stat