Ториевая энергетика — кто первый?

7 Апр

Китай ускорил график строительства первой в мире атомной электростанции, работающей на тории.

Правительство КНР начало разработку ториевого реактора в 2013 г. Изначально на это отводилось 25 лет. Однако на днях стало известно, что китайские власти рассчитывают ввести реактор в эксплуатацию уже через 10 лет. Тем самым они намерены как можно быстрее снизить зависимость экономики от угольных электростанций, чтобы уменьшить выбросы в атмосферу.

«Ранее правительство было заинтересовано в развитии ядерной энергетики из-за нехватки энергии. Сейчас основным стимулом является желание уменьшить смог«, — объяснил гонконгской газете South China Morning Post профессор Ли Чжун, работающий над проектом.

В январе Китайская академия наук создала в Шанхае расширенный научно-исследовательский центр, который будет работать над созданием промышленного реактора на расплавах ториевых солей, сообщает газета. Исследователи, задействованные в проекте, признали, что правительство давит на них, требуя во что бы то ни стало показать результат.

По словам Ли Чжуна, ядерная энергия предоставляет единственное решение для замены угольной генерации и на торий возлагаются большие надежды.

«Проблема использования угля в выработке электричества понятна, — подчеркнул профессор. — Если среднее потребление энергии на человека удвоится, то наша страна будет задушена загрязненным воздухом».

Участники проекта сообщили South China Morning Post о своих опасениях: их наработки могут быть негативно восприняты в обществе, которое после аварии на японской АЭС «Фукусима-1″ в марте 2011 г. настороженно относится к любым проектам в атомной энергетике.

Однако это не станет помехой для китайских властей: администрация по ядерной безопасности КНР уже заявила, что безопасность местных АЭС обеспечена на высоком уровне, после катастрофы в Фукусиме станции начали проверять активнее, чтобы избежать подобной аварии.

Китайские надежды

По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), Китай по состоянию на февраль 2014 г. эксплуатирует 20 атомных реакторов общей мощностью 17,04 ГВт, еще 28 общей мощностью 31,64 ГВт строятся и 58 общей мощностью 62,63 ГВт планируются.

«КНР имеет амбициозную программу развития ядерной энергетики — почти 60 ГВт мощности АЭС к 2020 году и до 150 ГВт к 2030 году, с тем чтобы значительно нарастить долю ядерной энергетики в энергетическом балансе», — утверждает старший менеджер WNA по коммуникациям Джонатан Кобб.

Однако, пытаясь уменьшить свою зависимость от ископаемых видов топлива, таких как уголь, газ, нефть, Поднебесная вынуждена импортировать все больше урана. Торий по сравнению с ураном более распространенный (в 3–4 раза).

К тому же 1 тонна тория может сгенерировать столько же энергии, сколько почти 200 т урана. Но главное, что у КНР, по оценкам местных специалистов, есть достаточный запас тория, чтобы обеспечить электричеством страну в течение 20 тыс. лет.

Приведенные выше данные WNA охватывают только урановые реакторы. Добавятся ли к ним ториевые, зависит от результатов исследований. 2013 г. в Китае был официально назван годом тория.

На разработки в сфере ториевой энергетики Китайской академии наук было выделено $350 млн. Над этими исследованиями в прошлом году работали 140 специалистов, к 2015 г. их число должно увеличиться до 700.

Помимо экономических и экологических соображений, у китайцев есть еще один повод спешить с разработкой реакторов на тории. КНР хочет запатентовать наиболее перспективные ториевые технологии, и судя по объему вкладываемых инвестиций, у нее немалые шансы на успех. Такие патенты могут стать для Пекина своего рода геополитическим оружием. Он будет решать, с кем делиться новыми технологиями, а кому отказывать.

Ториевая гонка

Идея применения тория в качестве топлива для ядерных энергетических реакторов начала разрабатываться параллельно с первыми исследованиями возможности использования урана и утилизации плутония. Торий выгоден не только потому, что довольно распространен и легок в добыче. В ториевых реакторах нет риска неконтролируемой реакции, как в реакторах на уране.

У тория-232 — единственного природного изотопа этого элемента — период полураспада составляет 14 млрд лет, то есть втрое превышает возраст Земли. Поэтому сам по себе торий практически не способен делиться — его необходимо постоянно бомбардировать нейтронами.

Для создания нейтронного потока можно использовать ускоритель протонов. «В таком реакторе ускоритель разгоняет протоны до скорости в три четверти световой. Пучок протонов, попадая на свинцовую мишень, выбивает из нее огромное количество нейтронов, которые и превращают торий в ядерное топливо. При его радиоактивном распаде выделяется тепловая энергия, которую можно использовать для получения электрической», — объяснил журналистам Deutsche Welle принцип работы ториевого реактора швейцарский инженер, сотрудник Европейского совета по ядерным исследованиям (CERN) Карел Замец.

Прекращается нейтронный обстрел — прекращается и цепная реакция. После аварии на «Фукусиме» этот аргумент может оказаться решающим для многих стран, стоящих сейчас перед выбором магистрального пути развития своей энергетики.

Еще один важный аргумент в пользу тория — ториевый реактор не производит радиоактивных отходов с периодами полураспада, измеряемыми десятками или сотнями тысяч, а то и миллионами лет. При захвате нейтрона торий-232 превращается в уран-233, который сам имеет очень короткий период полураспада и его продукты распада тоже.

«Торий имеет важное преимущество в том, что касается продуктов распада. Именно эта его особенность и дает нам основания полагать, что он может играть ключевую роль в решении проблемы радиоактивных отходов», — подчеркивает Карел Замец.

По его словам, за время от 300 до 1000 лет радиоактивность всех этих отходов снизилась бы до уровня естественного природного фона. Вопрос об устройстве специального могильника для захоронения таких отходов, скорее всего, просто отпал бы.

То, что при всех преимуществах тория ядерная энергетика пошла по пути использования урана, можно считать историческим курьезом. Урановые реакторы в отличие от ториевых в процессе эксплуатации вырабатывают оружейный плутоний. Во время холодной войны это и стало главной причиной предпочтения урановых технологий ториевым — страны ядерного клуба наращивали запасы атомных бомб.

Но сейчас как раз невозможность использовать ториевые реакторы в военных программах становится большим плюсом с точки зрения международной безопасности и нераспространения ядерного оружия.

В 2012 г. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) обнародовало отчет, в котором признало, что будущее за торием. «Пока еще нет инфраструктуры для коммерческого изготовления и переработки ториевого топлива. В XXI в. рыночные условия могут измениться таким образом, что ториевые варианты станут коммерчески более привлекательными для использования ядерной энергии», — говорится в отчете.

Помимо Китая, разработку ториевых реакторов в последние годы ведут государственные или частные компании в Бельгии, Индии, Норвегии, Японии. Китайский рывок может подстегнуть как эти, так и другие страны к более масштабным инвестициям в ториевые технологии.

Торий вместо бензина

В отчете МАГАТЭ о роли тория в будущих ядерных энергетических системах, опубликованном в 2012 г., упоминается возможность создания небольших переносных ядерных реакторов.

Ученые из американской компании Laser Power Systems (LPS) заявили, что двигатель, использующий торий в качестве базового топлива, является вполне реализуемой конструкцией и специалисты LPS активно заняты его разработкой.

На данном этапе американцы экспериментируют с небольшим количеством вещества, а их ближайшая цель — создание необходимого для технологического процесса лазера.

Сам же принцип технологии в общих чертах будет схож с работой классической электростанции: лазер должен нагревать емкость с водой, а жидкость под воздействием температуры будет превращаться в пар, который необходим для вращения мини-турбины.

Основной задачей, которая стоит перед LPS, является создание серийного образца двигателя. Однако возникает вопрос: на сколько заинтересованы в создании подобного мобильного источника энергии страны, чьи руководители лоббируют интересы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, регулирующей цены и объемы производства бензина и дизтоплива?

Автор: Юрий Вишневский

Перепост: depo.ua