Ядерные реакторы, работающие по ториевому топливного циклу, — экзотика, о которой редко можно услышать. Однако, их было построено не так уж и мало — 18 штук в Германии, Великобритании, США, Нидерландах, Канаде и Индии. России и СССР в этом списке, как легко видеть, нет. Однако, именно с помощью отечественных специалистов построены индийские реакторы, — а в настоящий момент работают только они. На западе два последних остановлены в 1989 году. С российским участием в Индии строятся и новые ториевые реакторы.
...Ну как, «строятся»? Ураган синхронного танца 20 тысяч упитанных баядер ничего лишнего в стержнях не разжигает, но полезен на этапе углубления котлована.
И, кстати, о стрежнях. Главное, что следует знать о тории, — он не горит. Не поддерживает цепную реакцию. Но, как и «негорючий» уран-238, в активной зоне под градом нейтронов переходит в «цепной» изотоп. В случае тория это уран-233, который может быть использован в качестве ядерного горючего. Ториевый цикл подразумевает высокое обогащение урана (так как реактор должен работать в качестве размножителя — на быстрых нейтронах). Затем, часть изъятого урана-238 заменяется в таблетках на торий-232. После выгорания стержней из них может быть извлечён уран-233. И его даже окажется больше, чем израсходовано 235 изотопа.
Бинго.
Первый вопрос, не слишком ли всё это хитро? С таким же успехом можно уран-238 на торий не менять, и получить другое горючее — плутоний-239. Понять подоплеку попыток внедрения тория (как легко заметить по числу построенных экспериментальных реакторов — упорных), можно лишь представляя уровень ненависти, которую плутоний вызывает у ядерщиков. Это самое мерзкое, опасное и не технологичное вещество из известных человечеству. Проблема практического, — с уровнем затрат, делающим предприятие экономически целесообразным, — замкнутого ядерного цикла на плутонии, была решена лишь у нас и только сейчас — с запуском БН-800.
Уран же — очень удобный материал. Хорошо поддающийся обработке, дешёвый (широко используется в гражданской сфере, как замена вольфрама) и безопасный.
То же можно сказать о тории. Мягкий, ковкий, не радиоактивный (период полураспада 14 миллиардов лет — больше возраста вселенной) почти не ядовитый. Казалось, — на фоне хтоничености треша на всех этапах переработки плутония — что получение из милого и ласкового тория почти столь же симпатичного урана-233, это очень хорошая идея. Несмотря на необходимость дополнительной операции при изготовлении ТВЭЛов.
В реальности всё оказалось сложнее. Одним из наиболее неприятных свойств плутония является склонность «оружейного» 239 изотопа к захвату дополнительных нейтронов с переходом в 240 и 241 изотопы, люто радиоактивные, но не поддерживающие цепную реакцию. Чем дольше стержни находятся в реакторе, чем глубже выгорание, тем сильнее портится плутоний. Очистить же его современные технологии разделения изотопов не позволяют. Слишком мала разница в атомном весе… И в точности та же проблема возникает в ториевом цикле.
Захватывая нейтроны, ядра тория-232 не всегда переходят в уран-233. Другим продуктом (бонусный нейтрон отваливается) оказывается уран-232 со временем жизни 70 лет. То есть, — очень радиоактивный, да ещё и распадающийся на всякую неуместную в стержнях гадость, что ведёт к резкому возрастанию стоимости переработки для изготовления новых ТВЭЛов. И уничтожает экономические преимущества метода.
На западе от «ториевой» идеи отказались после появления на рынке дешевого (как следствие прорыва в технологиях обогащения) советского урана. У нас же изначально более перспективным представлялся прямой курс на замыкание цикла через плутоний.
...Что же касается Индии, то там интерес сохраняется, ибо в этой стране почти весь торий сейчас добывается. Этот металл не редок (хотя, когда-то, до появления технологий разведки и добычи, считалось, что и уран — редок), но маловостребован. В большом количестве рудников просто нет необходимости.
Блог нуждается в поддержке. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907