Пресс-служба Томского политехнического университета сообщила о разработке, которая может изменить подход к атомной энергетике. Учёные Инженерной школы ядерных технологий ТПУ предлагают создавать высокотемпературные газоохлаждаемые ториевые реакторные установки малой мощности. Результаты исследования опубликованы в журнале Annals of Nuclear Energy.
Главная особенность новых установок — способность сжигать оружейный плутоний, накопленный ещё в советские годы, превращая его в электрическую и тепловую энергию. По словам доцента школы Сергея Беденко, один из авторов статьи, традиционные методы утилизации плутония в России (сжигание в реакторах) оставляют определённый процент опасного вещества, который приходится захоранивать. Новая технология позволит уничтожать до 97% оружейного плутония. Оставшиеся 3% после переработки уже не представляют ядерной опасности и могут быть захоронены в виде смеси графита, плутония и продуктов распада.
В качестве топлива предлагается использовать смесь тория и оружейного плутония. При этом торий не требует дорогостоящей процедуры обогащения, в отличие от урана. К тому же такое топливо можно применять не только в новых установках, но и в существующих реакторах ВВЭР-1000. Когда запасы оружейного плутония будут исчерпаны, ториевые реакторы смогут работать на уране-235 или уране-233.
Ключевое преимущество установки — отказ от воды как теплоносителя. Вместо неё используется гелий (возможны варианты с углекислым газом или водородом). Это избавляет от необходимости строить реактор на берегу проточной реки. Такие атомные станции малой мощности можно размещать в засушливых местностях, в отдалённых районах Сибири и в Арктике.
Установка способна работать в широком диапазоне мощностей — от 60 Вт. Это позволяет гибко наращивать или снижать объёмы производства в зависимости от потребностей. Гелий, нагретый в активной зоне реактора до 1250°C, используется для промышленного получения водорода. Масштабы такого производства будут значительно превышать показатели существующих химических заводов. Кроме того, на установках можно опреснять воду — важная функция для регионов с дефицитом пресной воды.
Исследователи ТПУ перечисляют и другие достоинства: более высокая безопасность по сравнению с традиционными конструкциями, повышенный КПД (40–50%), отсутствие коррозионных проблем, возможность перегружать топливо в процессе работы, упрощённое обращение с отработавшим ядерным топливом. Конструкция ториевых реакторов содержит значительно меньше элементов, что удешевляет их строительство. Учёные рассчитывают, что срок службы установки составит 10–20 лет, после чего активную зону можно перезагрузить или утилизировать.
Авторы работы подчёркивают, что подобные проекты уже разрабатываются в США, Китае, Индии и Корее. В Китае, например, в этом году планируется запуск первого маломощного высокотемпературного реактора, но он будет использовать не торий, а уран. Томская технология, по мнению политехников, более эффективна и сможет составить конкуренцию зарубежным аналогам на внешнем рынке.