Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

- второй нюанс - в самой большой степени определяет радиационную безопасность атомной энергетики.

Но если мы выберем для загрузки реактора торий-232, то получим из него хорошо делящийся уран-233, который потом будет выгорать без остатка и на том процесс получения опасных изотопов практически прервется. Но самым чистым представляется процесс получения энергии на термоядерном реакторе, в котором идет реакция синтеза легких ядер, а не реакция деления тяжелых ядер.

Однако мы не будем здесь рассматривать физические тонкости всех вариантов выбора делящегося вещества для загрузки реакторов, констатируем только, что они есть и достаточно хорошо проработаны. Сейчас главное - выяснить, почему с самого начала, на заре атомной энергетики, ученые сделали выбор в пользу создания безусловно радиационно- и ядерноопасного реактора, в процессе работы которого накапливаются смертельно опасные трансурановые элементы (плутоний и т.д.) и образуется огромное количество опасных радиоактивных отходов.

Я не имею ни малейшего сомнения в том, что принятые в то время решения были осознанными и выстраданными. Поэтому дальше будет идти не поиск правых и виноватых, а только выяснение причин, по которым сегодня мы имеем опасную ядерную энергетику.

Выше мы убедились, что в безопасном реакторе мощность энерговыделения не должна самопроизвольно «разгоняться» даже при запроектном, т.е. совершенно невероятном аварийном событии. Но можно ли вообще создать такой реактор?

При выборе способа достижения цели люди всегда исходят из нескольких соображений. Если целью является создание оружия, то в его производстве допускают значительный риск, если он неизбежен. Так было всегда и есть даже сейчас, например, при производстве взрывчатых веществ на основе нитроглицерина.

На риск идут и тогда, когда давит дефицит времени и недостает средств на разработку более безопасных технологий. Поэтому, если мы посмотрим в свою историю, то увидим - разработка и создание оружия нового поколения всегда требовали очень больших денег, эти работы всегда проводились в чрезвычайной спешке и всегда допускали значительный риск (иногда неосознанный, ввиду новизны) в процессе изготовления этих опасных изделий.

Совсем иначе обстоит дело при реализации мирной цели. Здесь риск уже неуместен - кому из производителей электроэнергии захочется приобретать «бомбу вырабатывающую электричество», если есть безопасные и менее дорогие альтернативные источники энергии! Время тоже не является предельно критическим параметром, даже при наличии конкуренции. Эти соображения дают основания признать, что ради мирной цели ни отдельные люди, ни государства не идут на заведомый риск. Примечание: в рамках американской программы создания безопасных «атомных котлов» ученые провели небольшую серию экспериментов с реакторами на полигоне, включая "раскачивание" реактора и даже его взрыв. Но это были эксперименты с существующими реакторами, а не поиск конструкции истинно ядернобезопасного аппарата [63].

Для иллюстрации сравним работу по созданию ядерного оружия и разработку АЭС, использующую термоядерную реакцию. И США и СССР не пожалели денег на создание дорогущих и бесполезных термоядерных бомб, причем в кратчайшие сроки, а установку для мирного использования термоядерной реакции до сих пор не сделали, по недостатку средств. При этом все ждут, что это будет очень перспективный источник энергии, однако подтвердить это смогут только первые практические результаты, которые появятся не ранее чем лет через двадцать. Поэтому я предполагаю, что создание реакторов не обладающих ядерной безопасностью стало возможным лишь потому, что некоторыми учеными и политиками (нашими, и в США) был сделан неправильный выбор цели для приложения результатов, достигнутых атомной наукой в двадцатом веке. Я уверен, что если бы освоение атомной энергии начиналось с задачи создания конкурентоспособной электростанции с ядерным котлом, а не бомбы, то ядернобезопасный реактор давно был бы создан. И в основе такой атомной энергетики лежал бы не уран-плутониевый, а торий-урановый цикл, дающий меньше радиоактивных отходов.

Торий, или уран? Вот в чем вопрос..

Науке известны три делящихся изотопа - уран-235, плутоний-239 и уран-233. Уран-235 получают из природной смеси урана-235 и урана-238 методом разделения изотопов. Плутоний-239 нарабатывают в реакторах, где уран-238 превращается в плутоний по цепочке реакций

238и => 239и => 239Щ => 239Ри.

Уран-233 тоже накапливают в реакторах, где торий-232 перерабатывается в уран-233, поэтому начальной загрузкой в реакторе может быть торий.

Сама идея использования тория для получения ядерной энергии не нова. Запасы этого элемента только в редкоземельных рудах втрое превышают все мировые запасы урана.

Ториевые ядерные реакторы уже построены в нескольких странах. В частности, компания “Эдисон” готовит для реакторов тепловыделяющие элементы, в которых тория в 15 раз больше чем урана (уран играет роль запальной свечи).

Примечание для подготовленных читателей: в приводимой ниже таблице представлены основные параметры делящихся изотопов. Полное сечение характеризует вероятность взаимодействия любого типа между нейтроном и данным ядром. Сечение деления характеризует вероятность деления ядра нейтроном. От того, какая доля ядер участвует в процессе деления, зависит выход энергии на один поглощенный нейтрон. Число нейтронов, испускаемых в одном акте деления, важмо с точки зрения поддержания цепной реакции. Число новых нейтронов, приходящихся на один поглощенный нейтрон, характеризует интенсивность деления. Доля запаздывающих нейтронов связана с энергией, запасенной в данном материале. Запаздывающие нейтроны испускаются осколками деления после того, как деление исходного ядра уже произошло (с выходом, в момент деления, двух-трех так называемых мгновенных нейтронов деления).

Из таблицы (см. ниже) видно, что каждый делящийся изотоп имеет свои преимущества. Например, в случае выбора изотопа с наибольшим сечением для тепловых нейтронов (с энергией 0,025 эВ), при использовании замедлителя нейтронов понадобится меньше делящегося вещества для достижения критической массы. Поскольку наибольшее число нейтронов на один поглощенный нейтрон возникает в плутониевом реакторе на быстрых нейтронах (1 МэВ), в режиме воспроизводства лучше использовать плутоний (в реакторе на быстрых нейтронах), чем уран-235

в реакторе на тепловых нейтронах. По той же причине хорошие показатели даст и уран-233 в реакторе на тепловых нейтронах.