Сможет ли торий потеснить уран?

Даже в Германии, решившей отказавшейся от ядерной энергетики, проблема захоронения радиоактивных отходов по-прежнему стоит весьма остро: мало того, что их уже накопилось изрядно, так ведь последняя немецкая АЭС будет отключена только в 2022 году, а до той поры производство опасных отходов продолжается.

Что уж тут говорить о других странах, где и не помышляют об отказе от атомной энергетики! Поэтому наряду с поиском технических решений, касающихся утилизации и захоронения побочных продуктов работы нынешних урановых АЭС, инженеры столь же активно трудятся над новыми концепциями реакторов. Реакторов, в которых эффективность энергопроизводства сочеталась бы с безопасностью и экологичностью.

Торий вместо урана

Одна из таких концепций - реактор, работающий не на традиционном уране, а на другом слаборадиоактивном элементе - тории. Тория в земной коре содержится в 3-4 раза больше, чем урана, что делает его более доступным, и это, конечно, важно. Но главное достоинство тория все же в другом. "Он имеет важное преимущество в том, что касается продуктов распада, - говорит швейцарский инженер Карел Замец (Karel Samec), сотрудник Европейского центра ядерных исследований ЦЕРН близ Женевы. - Именно эта особенность тория и дает нам основания полагать, что он может играть ключевую роль в решении проблемы радиоактивных отходов".

Правда, торий сам по себе не является ядерным горючим, самоподдерживающая цепная реакция в нем не идет, но при захвате теплового нейтрона основной изотоп тория - торий-232 - превращается в изотоп урана - уран-233, - а тот уже не только способен к делению, но и обладает целым рядом преимуществ перед традиционным ядерным топливом - ураном-235.

Плюс в плане безопасности

Для превращения ториевого сырья во вторичное ядерное топливо необходим источник нейтронов, то есть ускоритель. Не зря же разработка ториевого реактора ведется именно в ЦЕРНе, где эксплуатируется крупнейший в мире комплекс ускорителей. Карел Замец поясняет: "В таком реакторе ускоритель разгоняет протоны до скорости в три четверти световой. Пучок протонов, попадая на свинцовую мишень, выбивает из нее огромное количество нейтронов. Эти нейтроны и превращают, в конечном счете, торий в ядерное топливо. При его радиоактивном распаде выделяется тепловая энергия, а ее можно использовать для получения электрической".

Сторонники новой технологии указывают на то, что, в отличие от сегодняшних урановых реакторов, в ториевом реакторе невозможно получение оружейного плутония, а, кроме того, его активная зона всегда находилась бы в подкритическом состоянии. Это, конечно, огромный плюс в плане безопасности: в аварийной ситуации достаточно отключить ускоритель, чтобы цепная реакция тотчас прекратилась.

Могильники не понадобятся

Правда, скептики опасаются, что и после остановки реактора остаточное тепловыделение может привести к расплавлению активной зоны, если система охлаждения выйдет из строя, как это произошло, скажем, на АЭС "Фукусима".

Но все же бесспорно главное и очень ценное свойство ториевого реактора заключается в том, что он не производит радиоактивных отходов с периодами полураспада, измеряемыми десятками или сотнями тысяч, а то и миллионами лет. "За время от 300 до 1000 лет радиоактивность всех этих отходов снизилась бы до уровня естественного природного фона", - говорит Карел Замец. Вопрос об устройстве специального могильника для захоронения таких отходов, скорее всего, просто отпал бы сам собой.

Таким образом, идея скомбинировать ускоритель и подкритический ториевый реактор, выдвинутая в конце 80-х годов прошлого века итальянским физиком, лауреатом нобелевской премии Карло Руббиа (Carlo Rubbia) и поначалу отвергнутая, переживает второе рождение. И даже начинает реализовываться на практике.

Вся проблема - в деньгах

В Бельгии уже построен один небольшой прототип такого реактора, вскоре к нему присоединится второй, побольше. Ведутся в этом направлении работы и в Индии, и в Китае, и в Норвегии. Но главное препятствие на пути распространения новой технологии - не технического, а финансового характера. Уже разработка специальных ускорителей протонов, способных обеспечить ториевые реакторы тепловыми нейтронами, обойдется в колоссальные суммы.

А ведь это только начало, говорит Карел Замец: "Я думаю, массу усилий и расходов потребует создание внешнего топливного цикла, то есть круговорота ядерного топлива. Производство топливных элементов и переработка отработавшего ядерного топлива - дело сложное, все же речь идет о радиоактивном материале, это в полной мере касается и тория. На создание внешнего топливного цикла для урановых реакторов были потрачены многие миллиарды долларов. Разработка такого же цикла для ториевых реакторов едва ли обойдется дешевле. В этом - вся проблема".