Расширение или создание практически неограниченной ресурсной базы атомной энергетики непосредственно связано с организацией замкнутого топливного цикла и производством делящихся материалов из сырьевых тяжелых изотопов урана-238 или тория-232. В исходных определениях, более полувека назад, предполагалось, что при использовании замкнутого топливного цикла извлечение урана из природы практически прекращается. Количество делящихся изотопов, полученных из ОЯТ достаточно для удовлетворения потребностей всех реакторов - и быстрых, и тепловых. Сейчас чаще встречается расширенное толкование замкнутого топливного цикла. Под этим понятием подразумевается реализация процесса выделения из ОЯТ делящихся изотопов и возврат их в реактор. Остановимся коротко на важных особенностях двух вариантов топливных циклов. В случае замыкания топливного цикла предполагается, что при сохранении уран-плутониевого топливного цикла следует организовать наработку и использование плутония из урана-238, а если перейти на уран-ториевый топливный цикл, то надо будет нарабатывать и использовать делящийся изотоп уран-233, который получается в результате реакции радиационного захвата нейтрона торием-232. Эти два возможных сценария топливного цикла для реакторов деления существенно различаются по своим потребительским качествам. В уран-плутониевом топливном цикле в качестве основного делящегося изотопа будет использоваться плутоний -239. Этот изотоп наиболее эффективен, когда его сжигают в реакторах на быстрых нейтронах. Именно использование плутония-239 в быстрых реакторах позволяет получить высокий коэффициент воспроизводства (вплоть до КВ = 2) при соответствующей конструкции реактора.
В то же время, из-за того, что плутоний-239 имеет большое сечение радиационного захвата в тепловой области энергий, его применение в реакторах на тепловых нейтронах менее неэффективно. Для достижения той же энерговыработки, что и при использовании урана-235, необходимо почти в два раза увеличить количество плутония в свежем топливе, загружаемом в тепловой реактор.
Продолжение следует.
"Энергетическая политика"