Мечта
Китай представил планы по созданию контейнеровоза с ядерной энергетической установкой, который станет самым крупным из когда-либо построенных, работающим на ториевом реакторе и с грузоподъемностью в 24 000 стандартных контейнеров.
Jiangnan Shipyard, подразделение государственной корпорации China State Shipbuilding Corporation (CSSC), заявило, что KUN-24AP, оснащенный ториевым реактором четвертого поколения с расплавленной солью, будет более безопасным и эффективным по сравнению с урановыми реакторами, которые в настоящее время используются для питания военных кораблей.
Реальность
Хотя этот корабль пока остается мечтой, на суше Китай находится на пороге значительного прорыва в области ядерной энергетики с началом строительства первой в мире атомной электростанции, использующей ториевый реактор с охлаждением расплавленным натрием.
Этот инновационный реактор использует торий, который является более распространенным топливом, чем уран, и расплавленный натрий в качестве охлаждающей жидкости, что исключает необходимость использования воды и снижает риск аварий. Торий, природный радиоактивный элемент, стал перспективным альтернативным топливом для ядерных реакторов.
Торий, как неисследованный энергетический ресурс, примерно в четыре раза более распространен, чем уран в земной коре. Торий предлагает более эффективную систему обращения с продуктами деления, чем другие ядерные технологии, и значительно меньшее количество долгоживущих трансурановых элементов в качестве отходов.
Запасы тория
Точные данные о запасах тория получить нелегко, но общая картина такова. К сожалению, конкретные и надежные оценки запасов ториевой руды по странам крайне ограничены. В относительном выражении Австралия имеет крупнейшие в мире запасы урановой руды, оцениваемые в 1,7 миллиона тонн.
Преимущества
Одним из ключевых преимуществ тория является его потенциал для производства значительно меньшего количества ядерных отходов по сравнению с урановыми реакторами. Кроме того, ториевые реакторы по своей природе безопаснее благодаря более низким рабочим температурам и меньшему риску расплавления. Более того, топливный цикл тория менее сложен и требует меньшей степени обогащения, что делает его более экономически выгодным вариантом в долгосрочной перспективе.
«[На изображении выше] Так выглядит 20-летний объём отработанного ядерного топлива [на основе урана], безопасно хранящегося на бывшей атомной электростанции Maine Yankee. С 1972 по 1996 годы станция выработала 119 миллиардов кВтч чистой энергии, что было достаточно для снабжения полумиллиона домов каждый год. Энергия, выработанная из этого топлива, помогла избежать выброса 70 миллионов тонн CO².» — Министерство энергетики США
Одна тонна или тридцать три?
Для работы реактора мощностью 1 000 МВт требуется всего одна тонна природного Th²³², не требующего обогащения, по сравнению с примерно 33 тоннами уранового твердого топлива для производства такого же количества энергии. Торий сначала очищается, затем превращается в фторид. Этот обильный ресурс сам по себе делает его привлекательным вариантом для удовлетворения растущих мировых потребностей в энергии.
Недостатки
Однако, несмотря на значительные преимущества тория, важно отметить, что технологии использования тория в качестве топлива все еще находятся на стадии разработки. Проблемы, такие как эффективное преобразование диоксида тория (торита) в пригодное для использования топливо и разработка соответствующих конструкций реакторов, необходимо преодолеть, прежде чем торий сможет стать основным источником энергии.
Но дьявол кроется в деталях ториевой энергетической цепочки. Торий-232 сам по себе не является делящимся материалом. Его вводят в ядерный реактор, где он должен быть преобразован в уран-233 путем облучения нейтронами. Нейтроны поступают от источника урана или плутония. Уран-233 является делящимся материалом и используется для выработки энергии.
Кроме того, процесс охлаждения ториевого реактора использует жидкий натрий, который сложно обрабатывать, но технологии для так называемых натриевых реакторов с быстрым охлаждением (SFCR) (на урановой основе) уже разработаны и используются, особенно в России.
Несмотря на эти трудности, потенциал тория для обеспечения чистого, обильного и безопасного источника энергии не вызывает сомнений.
Ториевый реактор Китая
Прототип реактора в пустыне Гоби, который планируется завершить в 2029 году, будет генерировать 60 мегаватт тепла, обеспечивать 10-мегаваттную электрическую установку и производить водород для промышленных целей. Проект нацелен на достижение энергетической независимости Китая и продвижение технологических достижений в области материалов и оборудования.
Если проект окажется успешным, эта технология может революционизировать ядерную энергетику, предлагая более чистый, безопасный и эффективный источник энергии.
Другие страны также активно исследуют и развивают передовые технологии ядерных реакторов. Конкуренция за лидерство в этой области весьма остра, и окончательное влияние ториевых реакторов на глобальный энергетический баланс станет ясно в будущем. Обладая значительными запасами тория, Индия также сосредоточена на развитии ториевой ядерной энергетики и разрабатывает усовершенствованный тяжеловодный реактор (AHWR), избегая сложностей с жидким натрием.
Заключение
В отличие от урана, торий не обладает необходимыми для ядерного оружия делящимися свойствами, поэтому у стран, которые могут инвестировать в ториевый цикл, меньше «выгоды», если можно так выразиться. Печально, но факт, что из-за отсутствия перспектив создания оружия исследования тория велись медленно, хотя начались ещё в 1960-х годах.
Ториевые реакторы представляются мне достойным промежуточным шагом к снижению распространения ядерных отходов. Это будет происходить параллельно с развитием возобновляемых источников энергии, необходимых миру. Окончательным решением, по моему мнению, станет успешная разработка ядерных реакторов на основе термоядерного синтеза, который, по-прежнему, находится примерно в пятидесяти годах от коммерциализации.