Мирный атом без кавычек

Международный бизнес
Москва, 08.07.2013
«Эксперт Северо-Запад» №27-28 (625)
Норвежским исследователям удалось создать на основе тория ядерное топливо, которое может применяться в промышленных атомных реакторах

Фото: архив «Эксперта С-З»

Компания Thor Energy запатентовала рецепт ядерного топлива, состоящего на 90% из тория и на 10% – из плутония. Исследования в области создания ториевых реакторов проводятся в целом ряде стран, однако норвежцы заявили, что создали топливо не для экспериментальных, а для промышленных реакторов, прежде всего – легководных. Поскольку реакторы этого типа наиболее отработаны и распространены в мире (в России к ним относится семейство водо-водяных энергетических реакторов – ВВЭР), по мнению Thor Energy, торий сможет заменить традиционный уран уже в обозримом будущем.

Торий, названный его открывателем в честь скандинавского бога Тора, обладает целым рядом серьезных преимуществ. Во-первых, ни первичное, ни отработанное топливо на основе тория не может применяться для изготовления ядерного оружия, что облегчает контроль нераспространения военных технологий. Во-вторых, запасы тория в мире в несколько раз превышают урановые, что практически исключает возможный «топливный голод» в будущем. В-третьих, для производства одинакового количества энергии тория требуется меньше, чем урана. Наконец, срок распада отработанного ядерного топлива на основе тория примерно в сто раз меньше, что облегчает его переработку и захоронение. Однако ядерная отрасль вследствие своей специфики чрезвычайно консервативна, поэтому промышленное внедрение норвежских новаций может занять целое десятилетие.

Главное препятствие на пути промышленного распространения ториевых реакторов – не столько косность атомного лобби, сколько дешевизна уранового сырья. Замена урана торием потребует новой разработки всего топливного цикла, от создания тепловыделяющих элементов до переработки отработанного топлива. Эксперты МАГАТЭ считают, что переход на торий экономически оправдан при цене урана выше 400 долларов за 1 кг. Сегодняшняя стоимость примерно в пять раз ниже, поэтому атомщики еще не скоро откажутся от урана или плутония в «мирных» реакторах.

Кандидат на замещение

Ториевые ядерные технологии начали развиваться одновременно с урановыми еще в 1950-е годы, но тогда это направление признали тупиковым. Ведь в атомном реакторе любого типа, работающем на уране, можно получить плутоний, а произвести его из тория невозможно. Теперь на первое место в атомной энергетике выходит проблема нераспространения критических технологий, поэтому отказ от использования обогащенного урана становится все более актуальным. Ведь само понятие «мирный атом» спорно:

и в атомном реакторе, и в ядерном оружии источник энергии один – деление атомов урана или плутония. Не исключено, что важной вехой может стать технология, разработанная Thor Energy с участием IFE, поскольку она реализована не на специально сконструированном, а на обычном исследовательском реакторе. По мнению норвежцев, это позволяет тиражировать их ноу-хау для применения на типовых АЭС.

«На изготовление ториевого топлива в промышленном масштабе может потребоваться от 8 до 10 лет. Но мы уже получили результат, который оказался лучше ожидаемого», – говорит один из руководителей Thor Energy, возглавляющий ториевый проект, Эйстейн Аспйелль. Он рассказал изданию Teknisk Ukeblad, что на исследовательском реакторе в Халдене проведен полный цикл испытаний, тогда как в других местах приходилось работать в старт-стопном режиме, чтобы фиксировать значения параметров.

«Наши эксперименты показали, что реакция происходит при значительно меньших температурах по сравнению с традиционным урановым топливом. Мы рассчитывали примерно на 1600 градусов, а в реальности оказалось на 10-15% ниже. Это может стать важнейшим фактором, поскольку снижение температуры продлевает ресурс топливных стержней и увеличивает безопасность реактора», – утверждает Эйстейн Аспйелль.

Thor Energy надеется на коммерческий успех добычи, переработки и поставок ториевого топлива на внешние рынки. В развитие атомной энергетики в самой Норвегии компания не верит, поскольку АЭС не сможет конкурировать с гидростанциями, производящими избыточное количество дешевого электричества. «Для Норвегии это прежде всего возможность выйти на новый рынок. В будущем страна сможет поставлять сырье в государства, использующие атомные электростанции», – утверждает научный руководитель исследовательского центра в Халдене Маргарет Макграт. По запасам тория Норвегия занимает третье место в мире (разведанные запасы – около 170 тыс. тонн), что позволяет ей произвести в 120 раз больше энергии, чем нефть и газ, находящиеся на ее континентальном шельфе. Таковы оценки другой компании из страны фьордов – Thorium Think Tank.

Смена парадигмы

Маргарет Макграт подчеркивает, что применение тория значительно упрощает процесс хранения и утилизации радиоактивных отходов: «Отходы ториевого сырья становятся безопасными примерно через 300 лет». Она согласна, что результаты испытаний оказались значительно более обнадеживающими, чем ожидалось: «Здесь, в Халдене мы испытывали различные виды топлива в кооперации с другими компаниями уже достаточно продолжительное время. Но Thor Energy удалось продвинуться дальше других. Результат оказался куда более впечатляющим, чем мы рассчитывали. Например, наши модели не прогнозировали возможность значительного снижения температуры реакции. А ведь это прямой путь к увеличению безопасности реактора. Мы с оптимизмом смотрим на продолжение исследований».

Как рассказал Аспйелль, эксперименты с топливной рецептурой на основе тория начались еще в 2005 году. Среди прочего испытывались и ториево-урановые смеси, но лучшие результаты достигнуты в комбинации тория с плутонием. Сегодня, как утверждает норвежец, его компания разработала три разновидности ториево-плутониевых смесей, обеспечивающих оптимальный КПД реактора в зависимости от различных значений температуры и давления. Исследователи планируют завершить испытания в течение четырех лет. Они предполагают собрать данные, которые докажут МАГАТЭ, что ториевое топливо может применяться в промышленных реакторах. «Атомная индустрия весьма политизированная отрасль, где применение новых технических решений требует долгих согласований. Путь к созданию ториевых топливных стержней для обычных реакторов может занять от восьми до десяти лет», – прогнозирует Аспйелль.

Тем не менее он уверен, что ториевые технологии постепенно вытеснят урановые. «Сегодня мы открыли новую главу в истории получения энергии из тория. Чтобы ториевое топливо получило широкое распространение, необходима смена всей сегодняшней парадигмы развития атомной отрасли. Переход с урана на торий  займет, возможно, несколько десятилетий, но мы положили начало этому процессу», патетически заключил руководитель проекта. С Аспйеллем согласен другой норвежский бизнесмен, представитель компании Thorium Power Дэвид Бассиуни. «Атомная промышленность должна разрешить ряд важнейших проблем, чтобы мы могли говорить о ее действительном «ренессансе». Настоящий прогресс наступит тогда, когда в полной мере решатся вопросы нераспространения военных технологий и утилизации ядерных отходов. Но сегодня атомщики предпочитают идти проторенной дорожкой вместо того, чтобы искать новые пути решения старых проблем.

В этой связи торий – отличная альтернатива урану. При его использовании мы избегаем проблемы нераспространения оружейных технологий, он дешевле, а его запасы в четыре раза выше. Кроме того, значительную часть отходов ядерного цикла можно сжигать», – утверждает Бассиуни.

Счастливый билет

Другой представитель Thor Energi – Альф Бьерсет, уверен, что Норвегии снова повезло, и она натолкнулась на весьма богатый источник пополнения казны. «Норвежцы накопили значительные знания в деле добычи энергоносителей и производства энергии. Теперь, кажется, мы снова вытащили счастливый билет, поскольку обладаем одними из самых богатых месторождений тория в мире. У нас пока нет ответов на все вопросы, но потенциал столь велик, что мы не можем его не использовать», – говорит Бьерсет. Норвежцам, однако, предстоит пройти долгий путь перед тем, как ториевая сказка станет атомной явью. 

Санкт-Петербург

Вместо урана

Торий – тяжелый слаборадиоактивный металл, в природе встречается в виде изотопа торий-232 (изотопами называются элементы с одним числом электронов, но разным числом нейтронов, 232 – атомный вес элемента). Торий-232 не может служить ядерным топливом, но при облучении нейтронами он превращается в уран-233, способный к делению, подобно урану-235 и плутонию-239. Поэтому в ядерной энергетике отрабатываются смеси на основе тория и урана, а также тория и плутония. Ториевые топливные смеси обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционным урановым топливом, однако для их применения в промышленном масштабе предстоит решить целый ряд технических и организационных проблем. 

У партнеров

    «Эксперт Северо-Запад»
    №27-28 (625) 8 июля 2013
    Миграция бизнеса
    Содержание:
    Бегство или кооперация

    Компании Калининградской области активизировали перевод мощностей на территории приграничных государств – Польши, Литвы и Белоруссии. Но власти региона не видят в этом проблемы, считая, что, открывая производства в соседних странах, бизнес лишь ищет точки роста

    Реклама