Прорыв, достигнутый с помощью прототипа расплавленно-солевой конструкции, работающей на жидком тории вместо урана, означает, что Китай «теперь лидирует на мировой арене» в области ядерных инноваций, заявил ведущий ученый проекта Сюй Хунцзе 8 апреля на встрече в Китайской академии наук.
По данным Международного агентства по атомной энергии, ториевые реакторы были впервые разработаны в 1950-х годах в США, до того как они полностью перешли на уран. После этого решения ранние исследования были рассекречены, и китайские ученые использовали их для нынешнего проекта.
«США оставили свои исследования в открытом доступе, ожидая подходящего преемника. Мы стали этим преемником», — сказал Сюй на встрече, как сообщает South China Morning Post, которая ссылается на Guangming Daily. Опираясь на классическую басню Эзопа, он добавил: «Кролики иногда совершают ошибки или становятся ленивыми. Тогда черепаха использует свой шанс».
Секретный объект с реактором, который будет запущен в июне 2024 года, как сообщается, спрятан в пустыне Гоби на севере страны недалеко от границы с Монголией. Он может стабильно вырабатывать два мегаватта (2 МВт) энергии — этого достаточно для питания 2000 домохозяйств и примерно вдвое больше, чем у стандартных генераторов, которые, по данным Управления энергетической информации США (EIA), «имеют паспортную генерирующую мощность не менее 1 МВт».
Заброшенная технология, богатое топливо
Ториевые реакторы — это разновидность реакторов на расплавленных солях (MSR), в которых, как следует из названия, источник топлива растворяется в расплавленной соли, которая может выступать как в качестве теплоносителя, так и в качестве части топливной смеси.
Попадая в камеру реактора, эта смесь нагревается до температуры свыше 1 112 градусов по Фаренгейту (600 градусов по Цельсию) и подвергается бомбардировке высокоэнергетическими нейтронами, в результате чего торий образует атомы урана-233, которые расщепляются и выделяют энергию при делении ядер.
Ядерные реакторы на расплавленных солях считаются значительно более безопасными, чем их твердотопливные собратья, поскольку они не могут расплавиться — их уже расплавленное топливо просто охлаждается и застывает при контакте с воздухом. Это означает, что катастрофы, подобные тем, что произошли в Чернобыле в 1986 году и на АЭС «Фукусима» в 2011 году, невозможны при использовании ториевого реактора. Кроме того, эти реакторы производят значительно меньше ядерных отходов, чем стандартные урановые реакторы. Фактически, отходы от твердотопливных урановых реакторов могут использоваться в качестве топлива в реакторах на расплавленных солях.
Хотя уран может использоваться в реакторах на твердом топливе, ученые обычно предпочитают торий, поскольку его легче добывать и он в три раза более распространен, чем уран.
Китай уже давно намеревается ввести в эксплуатацию полноценную электростанцию на тории. На долю страны приходится около 27 % глобальных выбросов углекислого газа, и президент Китая Си Цзиньпин намерен сделать ее углеродно-нейтральной к 2060 году.
Торий является особенно привлекательным способом достижения этой цели для Китая, поскольку недавно он обнаружил огромное количество этого элемента на своей территории. Национальное географическое исследование показало, что, по некоторым оценкам, этого материала хватит для удовлетворения энергетических потребностей страны в течение 60 000 лет, сообщает South China Morning Post.
Концепция реактора на расплавленных солях была впервые разработана в 1946 году в рамках плана ВВС армии США (предшественника американских ВВС) по созданию сверхзвукового реактивного самолета с ядерной силовой установкой.
Но в ходе экспериментов возникло слишком много проблем, в том числе расплавленная соль разъедала металл реактора, что привело к отказу от их проведения в 1954 году. С тех пор несколько групп пытались создать жизнеспособные ториевые реакторы, но слабая радиоактивность этого элемента не позволяла довести реакцию деления до устойчивого уровня.
Пока неясно, как Китай, который работает над реакторами на расплавленной соли тория с 1970-х годов, решил эти технические проблемы. Но Сюй считает, что это произошло благодаря последовательному применению.
«В ядерной игре не бывает быстрых побед», — сказал он на встрече. «Нужно обладать стратегической выдержкой, сосредоточившись на выполнении одного дела в течение 20-30 лет».
Однако, несмотря на оптимистичные заявления, реализация крупномасштабного использования ториевых реакторов в Китае встретит ряд вызовов. В первую очередь, это необходимость построить инфраструктуру для добычи, переработки и безопасной транспортировки тория. Кроме того, необходимо решить вопросы с утилизацией отходов, хоть их и меньше, чем от урановых реакторов, но они все равно радиоактивны.
Экономическая целесообразность также имеет значение. Строительство и эксплуатация ториевых реакторов требует значительных инвестиций, и необходимо доказать, что они будут конкурентоспособны по цене с другими источниками энергии.
Тем не менее, успех китайского проекта может стать стимулом для развития ториевой энергетики в других странах. Индия, например, также проявляет интерес к этой технологии, имея большие запасы тория.
Успешная эксплуатация реактора в пустыне Гоби станет важным шагом к энергетической независимости Китая и позволит ему снизить зависимость от импорта ископаемого топлива. Это также может стать важным шагом к достижению целей по сокращению выбросов парниковых газов и борьбе с изменением климата.
