Ядерная энергия потрясающая. Несмотря на то, что вы можете подумать, она невероятно безопасна, статистически является одной из самых безопасных форм энергии, а также имеет более низкий углеродный след, чем большинство возобновляемых источников энергии, и при этом не имеет проблем с балансом спроса и предложения. Однако она не идеальна. Есть законные опасения по поводу утилизации большого количества ядерных отходов, ограничений на распространение ядерного оружия и даже геополитических проблем, связанных с ядерным топливом, таких как эксплуатация ресурсов в колониальном стиле и зависимость Запада от российского ядерного топлива. Но, возможно, Индия решила все эти проблемы с помощью своего гениального Прототипа Быстрого Размножающего Реактора (PFBR), который недавно получил одобрение от атомного регулятора страны на загрузку ядерного топлива.
Этот реактор абсолютно уникален. Он использует совершенно другое топливо, чем обычные ядерные реакторы, известное как плутоний, может даже производить свое собственное ядерное топливо и, следовательно, имеет совершенно иной дизайн реактора. Чтобы понять преимущества, которые это дает, нам сначала нужно понять, как он работает, и для этого нам также нужно быстро вспомнить, как работает типичный ядерный реактор.
Типичный ядерный реактор использует специфический изотоп урана, уран 235 (U235), который составляет около 5% ядерного топлива в реакторе. Сам по себе U235 не является особенно радиоактивным, но в процессе, известном как деление, он может поглощать медленно движущийся нейтрон и превращаться в U236, который является крайне нестабильным и радиоактивно распадается почти мгновенно, распадаясь на два меньших атома, выделяя три медленно движущихся нейтрона и огромное количество энергии. Эти нейтроны затем могут вызывать деление еще трех атомов U235, создавая самоподдерживающуюся ядерную цепную реакцию. Все, что делает ядерный реактор, это контролирует, сколько из этих нейтронов вызывает деление, и преобразует высвобождаемую энергию в электричество.
Быстрый размножающий реактор работает совершенно иначе. PFBR использует специфический изотоп урана, уран 238 (U238). Сам по себе U238 не является радиоактивным или делящимся, что означает, что он не может undergo деление после поглощения медленного нейтрона. Однако после поглощения гораздо более энергичного быстрого нейтрона он превращается в плутоний 239 (Pu233), который делится через тот же процесс поглощения медленного нейтрона, как и U235. Таким образом, этот реактор сначала требует, чтобы его топливо было облучено для "размножения" его в делящийся изотоп, прежде чем он сможет производить какую-либо энергию. Реактор также окружен покрывалом из тория 232, который, как и U238, может быть превращен в делящееся вещество, известное как уран 233 (U233), быстрыми нейтронами. Таким образом, этот реактор фактически производит больше ядерного топлива, чем использует.
Было много небольших попыток разблокировать эту технологию, но индийский PFBR является первой полномасштабной, практически коммерциализированной попыткой. Его реактор с жидкостным натриевым охлаждением имеет мощность 500 МВт, и избыточное топливо U233 будет использоваться для расширения ядерной промышленности Индии. Видите ли, у Индии нет запасов урана, но у нее есть огромные запасы тория. Таким образом, этот реактор позволит ядерной промышленности Индии быть самодостаточной.
Итак, каковы преимущества этой установки?
Эта самодостаточность означает, что у этого реактора будет очень мало геополитических проблем и он сможет значительно увеличить энергетическую безопасность Индии. Он также значительно более эффективен, так как типичная атомная электростанция может использовать только 5% своего топлива, а этот реактор может использовать все свое топливо U238, но топливо U233, которое он производит, значительно более эффективно, чем топливо U235. Фактически, реакции деления U238/Pu239 и Th232/U233 значительно чище, производят меньше отходов, которые также менее токсичны и менее радиоактивны на более короткий период времени на единицу энергии, чем обычные реакции U235. Таким образом, управлять ядерными отходами становится намного проще, и отходы, которые он производит, намного легче хранить безопасно. Это экономит огромные суммы и делает долгосрочную эксплуатацию намного более осуществимой. Более того, эти реакторы практически не подвержены авариям, так как они производят делящееся ядерное топливо с такой скоростью, с которой оно потребляется. Это означает, что реактор автоматически быстро отключается, если что-то случается, так как ядерное топливо заканчивается за миллисекунды.
Итак, если эта технология так уникальна, почему остальной мир не использует ее? Дело в том, что из-за огромных внутренних температур этих реакторов они чрезвычайно дороги! Таким образом, разработка была сосредоточена в основном на улучшении более доступной ядерной технологии. Но удивительно, что капитальные и электрические затраты PFBR сопоставимы с другими ядерными и традиционными электростанциями. Таким образом, это может помочь Индии внедрить ядерные технологии невероятно быстро и помочь стране в быстром снижении углеродных выбросов, оставаясь при этом удивительно доступной. Поэтому называть этот потрясающий реактор революционным - далеко не преувеличение.