Эксперименты с реактором на соли тория возобновились спустя 40 лет

Ученые из Группы ядерных исследований и консультаций (NRG) в Нидерландах оглядываются назад в 1970-е годы, чтобы удовлетворить энергетические потребности будущего. Впервые с 1976 года команда NRG проводит эксперименты по технологии реакторов на расплавленных солях тория, которые могут привести к созданию более чистых и безопасных ядерных реакторов, способных поставлять энергию в глобальном масштабе.

В мире, где наблюдается сильное политическое давление с целью создания углеродно-нейтральной экономики, ядерная энергия кажется идеальной альтернативой. Несмотря на свою репутацию, ядерные реакторы имеют замечательные показатели надежности, производят выбросы углерода, которые ниже, чем даже ветер и солнечная энергия, если принять во внимание строительство, эксплуатацию и жизненный цикл, и имеют самый низкий уровень смертности на ватт среди всех конкурентов.

Однако ядерная энергетика имеет четыре основных недостатка. Во-первых, уран, необходимый для питания реакторов, редок и дорог в переработке. Во-вторых, технологию производства ядерного топлива можно адаптировать и для создания оружия. В-третьих, в старых конструкциях реакторов существует опасность маловероятной, но пугающей катастрофической аварии. И в-четвертых, никто не разработал долгосрочную стратегию утилизации ядерных отходов, приемлемую для всех.

Одним из способов решения этих проблем является замена урана и полученного из него плутония другим делящимся материалом. С 1940-х годов наиболее привлекательной альтернативой стал торий. В отличие от урана, торий широко распространен, он не требует такого сложного процесса обогащения, как уран, и его нелегко превратить в бомбы. Кроме того, ториевые реакторы имеют безопасную конструкцию, которая отключается, если реакция выходит из-под контроля, а радиоактивные отходы тория относительно недолговечны и становятся безвредными всего за несколько столетий.

Главное препятствие заключается в том, что торий не может достичь критической массы сам по себе. Если вы возьмете достаточное количество урана, очищенного до топливного качества, и сложите его вместе, количество высвободившегося нейтронного излучения запустит цепную реакцию, которая заставит атомы урана расщепиться в самоподдерживающемся процессе. К сожалению, торий не может этого сделать, поэтому ториевое топливо необходимо смешать с ураном или подвергнуть воздействию внешнего источника нейтронов, чтобы запустить реакционный цикл.

С 1960-х по 1976 год Национальная лаборатория Ок-Ридж в США проводила реакторные эксперименты с использованием фторида тория, растворенного в расплавленной соли, вместо твердых топливных элементов. Хотя результаты были многообещающими, от этого подхода отказались. С тех пор Индия, Китай, Индонезия и другие страны экспериментировали с ториевыми реакторами и подумывали об использовании расплавленных солей в качестве топлива, но только после того, как NRG взяла на себя эстафету, подход Ок-Риджа был возобновлен.

Эксперимент NRG по облучению SALt (SALIENT), работающий в сотрудничестве с Объединенным исследовательским центром лаборатории Европейской комиссии, представляет собой многоэтапный эксперимент, направленный на превращение ториевых реакторов на расплавленной соли (TMSR) в источник энергии промышленного масштаба с коммерческими возможностями.

По данным правозащитной группы Thorium Energy World, первая фаза эксперимента направлена ​​на удаление благородных металлов, образующихся в ториевом топливном цикле. То есть металлы, образующиеся на этапах процесса ядерного деления, когда торий превращается в уран, а затем расщепляется с выделением энергии.

Как только это будет достигнуто, следующим шагом будет определение того, насколько хорошо обычные материалы, используемые в конструкции TSRM, противостоят агрессивной смеси высокотемпературных солей, или поиск альтернатив для снижения затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию. Это может быть сплав никеля под названием хастеллой или титан-цирконий-молибден (сплав TZM).

Конечная цель — создать TMSR, которые будут модульными и масштабируемыми для удовлетворения местного спроса на энергию, но при этом будут обеспечивать круглосуточную электроэнергию, доступную круглый год. Кроме того, использование расплавленных солей означает, что дозаправка топлива может осуществляться во время работы реактора, что резко сокращает время простоев.