Голосования

В эпоху какого руководителя России Вы предпочли бы жить?




О том как всё устроено

Тема Ториевые технологии .

Наука и образование

12.01.2014 07:29  

yakovlev-4.

125

Видео : Ториевые электростанции -- энергетика будущего? (HD)

Покончат ли ториевые реакторы с энергетическим кризисом?

Александр Березин
Словосочетание «энергетический кризис» больше не надо расшифровывать: и в глухой папуасской деревне, и в любой точке нашей страны водители помнят, что только при их жизни бензин стал дороже во много раз. По мнению экономистов, это лишь цветочки, поскольку истинные проблемы ждут нас из-за подорожания киловатт-часа в большой энергетике. А оно, похоже, неминуемо.
Поиски выхода из спирали постоянно растущих цен на нефть и газ ведут к дальнейшему росту цен на энергию. Киловатт-час на французской АЭС вдвое дешевле того, что вырабатывают эоловые электростанции в Европе и втрое–вчетверо дешевле энергии, выдаваемой солнечными батареями даже на юге Испании. Настоящей катастрофой обещает обернуться для экономики Германии решение об отказе от атомной энергетики и газа к 2050 году: его реализация должна удвоить стоимость электричества. Причём неравномерная выработка энергии ветром и солнцем всё равно вынудит немцев держать газовые станции в качестве экстренного источника в безветренные зимние периоды. Чтобы не разорить собственную промышленность, Германии (и ЕС) придётся провести серьёзные протекционистские мероприятия. Уже обсуждается введение дополнительных пошлин на промышленные товары, изготовленные с применением «грязной» энергии ТЭС.
Так можно ли уйти от газа и нефти не босым и в рубище, а хотя бы в кедах и спортивном костюме, раз уж затягивания поясов всё равно не избежать?

Одной из таких «альтернатив альтернативе» в последние годы видятся реакторы-размножители на жидких расплавах солей тория — источника энергии, который может в значительной степени удовлетворить энергетические потребности человечества.
Ториевые реакторы существуют более полувека. Столько же известны их преимущества и недостатки. Они имеют маленькую активную зону, низкое внутреннее давление (позволяющее иметь очень дешёвый корпус), врождённую неспособность к цепной реакции; их пассивная система безопасности высокоэффективна; ну и, наконец, им не грозит ксеноновое отравление, так как их можно продуть гелием. Следовательно, они могут (в отличие от свинцово-висмутовых, действительно могут) работать в режимах переменной мощности. Последнее, напомним, недоступно функционирующим ядерным реакторам.
Мировые запасы тория значительны, и использующие его АЭС обещают высокую безопасность и низкую стоимость. В 2011 году КНР объявила о начале разработки собственного реактора на фториде тория. Индия, не располагающая ураном в необходимых количествах, с 1980-х провела сотни закладок тория в уже существующие реакторы. В 1996 году заработал KAMINI, первый в мире исследовательский реактор на уране-233. К середине 2012-го индийцы намерены запустить ядерный реактор на быстрых нейтронах в Калпаккаме. Хотя его основным топливом будет уран-238, запланирована отработка и ториевых сборок. По её итогам к 2020 году Индией анонсирован запуск ториевого реактора на расплаве жидких солей.
Важной чертой реактора на фторидах тория является возможность применения такой системы пассивной безопасности, которая исключает выброс радиоактивных веществ. Дело в том, что АЭС этого типа использует в качестве ядерного топлива расплав солей, циркулирующих при температуре ниже их точки кипения. В случае если охлаждение ректора отключится, расплав начнёт нагреваться, но при превышении безопасной температуры он разрушит аварийный клапан (клапаны), находящийся внизу первого контура, и попадёт в аварийный бассейн, где находится более холодный солевой раствор. Поскольку соли тория сами являются радиоактивным топливом, проблема охлаждения ТВЭЛ решается сразу: жидкие «ТВЭЛ» смешиваются с бльшим количеством аварийного охладителя. Реакция моментально останавливается, так как не является самоподдерживающейся: чтобы делиться, ядру тория нужны внешние нейтроны, поступление которых после слива ториевых солей в аварийный бассейн прекращается само собой. Ни чернобыльский, ни фукусимский вариант такой схеме не угрожают.
Другим преимуществом является низкий срок жизни продуктов распада тория-232 и урана-233: практически все радиоактивные отходы ториевых реакторов живут не более 300 лет, в то время как урановые реакторы производят продукты, полностью распадающиеся за миллионы лет.
Недостатки ториевых реакторов можно свести к одному слову: плутоний. Нет, к двум: мало плутония. Ядерные реакторы и США, и СССР, и даже Пакистану требовались в первую очередь для массового уничтожения людей, а не для решения энергетических проблем. Облучая уран нейтронами, можно получить плутоний, а вот облучение тория даёт уран-233, который гораздо меньше подходит для начинки ядерных бомб. После отработки именно урановых реакторов для военных целей проектировщики мирных АЭС, естественно, шли по уже проторённому пути: делали энергетические реакторы на основе урана.

Очевидно, для перехода на ториевые реакторы не хватает только одного — воли со стороны государств с атомной энергетикой. Индия, развивающая оружейную программу, также построила свой первый реактор-размножитель на уране, однако урановый дефицит вместе с отказом ядерных держав продавать ей топливо неизбежно приведёт к запуску ториевой программы, тем более что на Индостане уже разведано не менее трети миллиона тонн тория. Действия Индии уже заставили КНР предпринять шаги по обгону южного соседа. Как быстро отреагируют на разворачивающуюся гонку ториевой энергетики другие ядерные державы, пока остаётся вопросом.

Автомобиль, работающий на тории, будет требовать заправки всего один раз в сто лет

На сегодняшний день по дорогам планеты ездит более одного миллиарда автомобилей, которые прямо или косвенно стоят триллионы долларов в материальных ресурсах, времени и ядовитых выбросах. А теперь представьте, что все эти машины смогут работать абсолютно экологично в течение 100 лет всего лишь на 8 граммах топлива каждая.
Компания Laser Power Systems (LPS) из Коннектикута разрабатывает новую двигательную систему, использующую один из самых плотных материалов, известных в природе: торий. Поскольку он имеет чрезвычайную плотность, торий способен производить невероятные объёмы тепла. Компания в настоящее время экспериментирует с маленькими кусочками материала, способными создавать лазерный луч, который нагревает воду, генерирует пар и вращает мини-турбину.

Текущая модель ториевого двигателя весит 200 килограмм и легко умещается под капотом традиционного автомобиля. А по заключению экспертов, всего один грамм тория содержит больше энергии, чем 28 тысяч литров бензина и 8 грамм этого вещества будут питать обычный автомобиль в течение века.

По словам эксперта Роберта Харгрейвса, «источники энергии с малым или нулевым выбросом СО2 должны быть дешевле, чем уголь, или они провалятся в своей попытке заменить ископаемое топливо». К примеру, США потребляют 20 процентов мировой энергии и, по словам Харгрейвса, даже если снизить их эмиссию СО2 до нуля, 80 процентов, производимых остальными странами, по-прежнему будут проблемой. А поскольку выброс углекислого газа переходит уже все мыслимые границы, нам крайне нужны нетривиальные идеи.

А торий в данном случае может стать вдобавок и ответом на вопрос о мировой ядерной энергетике. Взглянем на сухие факты:

Торий производит от 10 до 10 тысяч раз меньше долгоживущих радиоактивных отходов;

Добыча тория даёт всего один чистый изотоп, в то время как смесь природных урановых изотопов требует обогащения для работы в большинстве обычных ядерных реакторов;

Торий не может поддерживать цепную ядерную реакцию без специальных кондиций, так что в случае необходимости его распад в реакторе прекращается автоматически;

Харгрейвс предсказывает также переход на торий фабрик и других промышленных концернов. И в самом ближайшем будущем мы можем увидеть это собственными глазами.

Источники информации в названии статей заложены ссылки .

закрыть...


Оцените статью