Комментариев: 005.06.2012

Компьюлента

Александр Березин

   Европа хорошо знает, что такое радиоактивные отходы: каждое путешествие поезда с CASTOR (Cask for Storage and Transport of Radioactive Material) из Франции в Германию, на бывшую соляную шахту, превращается в отдельную демонстрацию протеста (последняя была в ноябре 2011-го).

 Кроме демонстраций, проблемой является и спуск проводов для электропоездов (чтобы снизить вероятность аварии), и блокировка стрелок за 12 часов до прохода поезда — с той же целью. Ясно, что экономические потери от происходящего только на транспорте огромны, но это лишь надводная часть айсберга.

 Самое печальное то, что из-за закрытия проектов быстрых атомных реакторов по всему миру сегодня у человечества просто нет способов утилизации высокорадиоактивных материалов. Выход видят в их захоронении, но риски при нём высоки, а перспективы слишком неопределённы. Кто может поручиться, что те же террористы не захотят извлечь ядерные отходы из мест хранения и использовать их в качестве угрозы? Тут даже стеклование не поможет: массам бесполезно объяснять, что витрификация делает невозможным использования отходов в качестве примитивной нейтронной бомбы...

  Между тем  только в США наличествует 65 000 т высокорадиоактивных отходов, размещённых в 75 точках «временного хранения», которые, по сути, уже давно стали постоянными. В мире же, оценочно, ежегодно генерируется около 10 000 т таких отходов. Уже через полвека их общая масса превысит миллион тонн — и это в случае, если Германия и Япония закроют, как обещали, все имеющиеся у них АЭС.

95% первичных радиоактивных отходов — это уран-238, не используемый в нынешних АЭС, но радиоактивный несколько миллиардов лет. Конечно, его можно извлечь из отходов, но это куда дороже, чем добыть его из руды. Поэтому почти никто так не делает, ибо это ставит под сомнение экономическую целесообразность всей атомной отрасли. Теоретически проблема урана и актиноидов, образующихся при делении, проста: их дополнительное облучение нейтронами приводит к участию в распаде, и образующиеся при этом продукты обычно короткоживущи. Самые опасные криптон-85 и цезий-137 имеют период полураспада в 11 и 30 лет соответственно. Но вот беда: массовые реакторы замедляют нейтроны до энергий в 0,025 эВ. Быстрые реакторы-размножители столкнулись с барьером: в мире они дороги, в СССР получались относительно дешёвыми, однако в России с целью унификации было решено не делать реакторов, принципиально не подлежащих экспорту. А поскольку реакторы на быстрых нейтронах могут служить кузницей сырья для ядерного оружия, постольку и в нынешнем зависимом от экспорта российском атомпроме им места нет. Что же делать? Способен помочь MYRRHA — «Многоцелевой гибридный исследовательский реактор для высокотехнологичных приложений» (Multipurpose Hybrid Research Reactor for High-tech Applications ), который начнёт строиться в Бельгии в 2015 году. Его ввод в эксплуатацию намечен на 2023 год, и это станет первым шагом на пути решения (а не откладывания в долгий ящик) проблемы радиоактивных отходов. Чтобы на практике проверить концепции, лежащие в основе этого реактора, его создатели намерены ввести в эксплуатацию демонстрационную версию под названием Guinevere. В этом реакторе с подкритическими параметрами в качестве топлива будет использоваться торий-232, сам по себе не способный делиться. Но в присутствии сторонних нейтронов из внешнего источника (ускорителя) он превращается в короткоживущий уран-233, вполне распадающийся. Ускоритель будет внешним, мощностью 20 МВт, однако мощность самого реактора — 600 МВт, что с лихвой покроет потребление вспомогательной системы. Главное же в конструкции нового ториевого реактора — невозможность инцидентов в стиле Чернобыль — Фукусима. В случае выхода из строя любого компонента цепная реакция просто прекратится... и всё. Ни йодного отравления, ни перегрева теплоносителя: без внешней подпитки от ускорителя торий не будет превращаться в способный к делению уран-233.

 Но самым неожиданным оказалось другое. Один из ученых-разработчиков - Паркс Бенджамин Линдли подсчитал, что на самом деле 20-мегаваттный ускоритель в качестве внешнего источника нейтронов не нужен: достаточно просто смешивать высокорадиоактивные отходы с торием в определённой пропорции, чтобы не только получать энергию, но и одновременно вместо урана-235, живущего миллиарды лет, оставаться лишь с весьма короткоживущими изотопами. Разумеется, при этом отпадает необходимость в строительстве дорогого ускорителя, что положительно скажется на экономике проекта.

   Работа молодого учёного опубликована в журнале Annals of Nuclear Energy.