Проект длинною в век: жидкосолевой реактор - технология XXII века
Несколько лет назад ученые Росатома вернулись к идее создать жидкосолевой реактор. Только на этот раз не в качестве замены привычных нам ВВЭРов, как предлагалось когда-то, а чтобы сделать атомную энергетику еще более зеленой.
В новом реакторе можно будет превращать самые опасные радиоактивные отходы в менее долгоживущие.
Несколько лет назад ученые Росатома вернулись к идее создать жидкосолевой реактор. Только на этот раз не в качестве замены привычных нам ВВЭРов, как предлагалось когда-то, а чтобы сделать атомную энергетику еще более зеленой. В новом реакторе можно будет превращать самые опасные радиоактивные отходы в менее долгоживущие. Разберемся, что это за проект.
«Со времен постройки первых реакторов возникли две очень разные школы в реакторостроении. Один подход, примером которого являются твердотопливные реакторы, рассматривает реактор как механический завод, и цель его совершенствования - упрощение механизма передачи тепла. Другой подход, примером которого являются жидкотопливные реакторы, рассматривает реактор как химический завод, и цель его совершенствования - упрощение обращения и переработки топлива», - так начинается статья «Расплавленные фториды как топливо для энергетического реактора», опубликованная в 1957 году.
Ее авторы - химик Рэй Брайант, глава авиационного атомного проекта, и американский физик-ядерщик Алвин Вейнберг, руководитель Окриджской лаборатории. Именно там в середине прошлого века впервые построили жидкосолевой реактор.
Все же строить твердотопливные тепловые реакторы оказалось дешевле и проще, поэтому технология продолжила свое развитие. Впрочем, ученые не забывали про жидкосолевые реакторы. Пусть и медленно, но они продолжали развивать эту идею. И не зря.
Что такое реактор на расплавах солей
В обычных ядерных реакторах, как известно, в качестве охлаждающей жидкости используется вода. У жидкосолевых же аналогов вместо воды применяются расплавы солей, то есть жидкую смесь расплавленных солей. Солевой теплоноситель способен работать при более высокой температуре но с более низким давлением в системе. То есть в ней уменьшается механическое напряжение, благодаря чему повышается безопасность и долговечность реактора.
Обычно такие реакторы работают на основе жидкого ядерного топлива, которое является одновременно и теплоносителем. Благодаря этому упрощается конструкция реактора. Кроме того, данное решение позволяет менять топливо в реакторе, не останавливая его. В качестве солей обычно используются химическое соединения фтора или хлора с радиоактивными веществами, такими как торий, уран, плутоний и др.)
Теперь же мы возвращаемся к этой идее с целью замкнуть ядерный топливный цикл и получить «бесконечное» топливо.
«В настоящее время потребность в реакторе-сжигателе минорных актинидов стала актуальной в свете развития концепции и технологий обращения с ОЯТ», - объясняет Денис Индык, руководитель направления проектного офиса по новым материалам и технологиям частного учреждения по обеспечению научного развития атомной отрасли «Наука и инновации».
Проектирование первого в России исследовательского жидкосолевого реактора началось в конце 2019 года. Сегодня этот проект входит в комплексную программу развития атомной науки, техники и технологий (КП РТТН). На новой установке можно будет отработать технологии, подобрать материалы и состав топлива.
Расплав топливной соли - крайне агрессивная среда, и не каждый материал ее выдержит. Поэтому, пока физики-ядерщики разрабатывают сам реактор и ищут перспективные составы топлива, материаловеды подбирают подходящие сплавы для конструкции - с высокой коррозионной стойкостью и хорошими механическими свойствами. Один из наиболее перспективных компонентов - никель.
Все наработки воплотятся в промышленном образце - реакторе-сжигателе минорных актинидов.
Минорные актиниды - трансурановые элементы, образующиеся при работе ядерного реактора. Их образуется не так уж много, но у них очень большой период распада - сотни и тысячи лет. В реакторе-сжигателе их можно будет превращать в элементы с меньшим полураспадом.
С целью дожигания минорных актинидов в Северске строят быстрый реактор со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ), а на Белоярской АЭС проектируют реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-1200). Нужен ли тогда еще и жидкосолевой?
Будущий промышленный жидкосолевой реактор станет «хранилищем» минорных актинидов. Там они будут превращаться в элементы, обладающие более низким классом опасности. Захоранивать такие отходы значительно дешевле.
А пока ученые будут отрабатывать технологию. Исследовательский жидкосолевой реактор решили строить в Горно-химическом комбинате в Железногорске. Установку планируют запустить в 2031 году.
П.С. Шанхайский институт прикладной физики в Китае получил первую в стране лицензию на эксплуатацию жидкосолевого ториевого реактора, который был построен в еще в 2021 году в городе Увэй. Надо сказать, что реактор является экспериментальным. На нем будет происходить изучение безопасности данной технологии и тестироваться стабильность работы, технология дозаправки и непрерывного удаления газов. Если испытания пройдут успешно, Китай планирует построить ректоры гораздо большей мощности.
Что представляет собой китайский ториевый реактор
В основном все существующие жидкосолевые реакторы в качестве охлаждающей жидкости используют расплавленные металлы, а именно - натрий. Они обладают всеми вышеперечисленными преимуществами, но имеют серьезные минусы, в результате которых не получили широкого распространения.
Дело в том, что натрий отличается высокой реакционной способностью. По этой причине в российский реакторах за последние 17 лет произошло 27 утечек, 14 из которых приводили к возгоранию. Новый же китайский реактор будет работать с использованием более безопасного теплоносителя, а именно - соли фторида лития-бериллия. Эта жидкость может работать при температуре 650 градусов в течение 10 лет.
Но самое главное, что в качестве ядерного топлива используется торий, а точнее жидкий фторид тория, состоящий из топливных солей. Как сообщает Всемирная ядерная ассоциация (WNA), тория в мире гораздо больше, чем урана. К примеру, в одном только Китае, по оценкам экспертов, тория достаточно для ядерной энергетики на 20 тысяч лет.
[источники]источники
https://www.techinsider.ru/technologies/181141-pivo-ne-soderzhit-zhenskikh-gormonov-mify-o-pive/
https://hi-news.ru/eto-interesno/v-kitae-zapustyat-pervyj-zhidkosolevoj-torievyj-reaktor-chto-eto-takoe-i-v-chem-ego-preimushhestva.html
Обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване", а интересную и познавательную информацию читаем на канале "Таблетка для головы". Есть у меня еще канал с юморными ситуациями для настроения "Вот так бывает", подписывайтесь.