Атомная энергия? Да, пожалуйста!

"Атомная энергия? Нет, спасибо!". Так думали многие во время аварий на Чернобыльской АЭС и "Фукусиме-1", представляя их главное последствие: полураспад радиоактивных веществ, который растянется на тысячелетия. Но что если бы ядро реактора не плавилось, если бы страшные последствия аварийного процесса были исключены, если бы реактор вовсе не производил отходов, опасных на бесконечно долгое время? Разработкой именно в этом направлении является двухжидкостный реактор, сконструированный в Берлинском Институте ядерной физики твердого тела.

"Ядро нашего реактора не может расплавиться, потому что ядерное топливо уже расплавлено", – сказал участник разработки реактора, физик-ядерщик Гётц Рупрехт. В качестве топлива, по его словам, будут использоваться радиоактивные соли или сжиженные радиоактивные металлы.

В ядре реактора встречаются два круговорота жидкостей. В одном – радиоактивное топливо, в другом – расплавленный свинец: он принимает на себя и транспортирует тепло дальше. Для повышения эффективности теплообмена обе жидкости движутся параллельно друг другу почти в десяти тысячах труб. Как видно на схеме, есть еще один круговорот, в котором циркулируют короткоживущие элементы: это значит, что реактор нового типа решает задачу устранения необходимости захоронения отходов.

"Возникновение долгоживущих отходов связано с неполным сжиганием топлива, – пояснил Рупрехт. – Отходы – это реликт времен военного использования ядерной энергии, когда делался выбор в пользу твердого ядерного топлива".

Для наглядной разницы между реактором старого и нового образца он привел пример с угольной печью, в которой из древесины производится уголь:

"Это как если бы в реакторе использовалось тепло древесины, превратившейся в уголь, а сам уголь шел на выброс. Используется лишь 5% топлива, содержащегося в твердых топливных элементах. Остальной материал, который можно было бы успешно расщепить в реакторе нашего типа, не просто идет на выброс – его необходимо специально захоронить".

Эта проблема также решается по принципу круговорота. На каждом круге смесь внутри реактора очищается, освобождается от продуктов распада, несгоревшие материалы снова отправляются в круговорот. Принцип сравним с работой очистной башни: в зависимости от плотности и точки кипения различные компоненты отделяются друг от друга на различной высоте.

"В результате длительной работы материал сжигается почти на все 100%", – подчеркнул ядерщик. Топливо можно использовать до 20 раз и тем самым значительно сократить объем отходов. Кроме того, в двухжидкостном реакторе можно использовать также отходы традиционных реакторов. Конечно, и после множества таких циклов все же остаются долгоживущие нуклиды, но для них в новом реакторе есть промежуточное хранилище. В нем они могут находиться до 300 лет.

На случай, если температура внутри круговорота окажется чрезмерно высокой, есть простое решение: перегретая соль расплавит плавкие предохранители и вытечет в специальные емкости, где охладится до безопасной температуры. По мере необходимости ее можно будет вновь закачать в круговорот.

Производство ядра двухжидкостного реактора довольно дорого, но зато не придется тратиться на сложные механизмы безопасности и захоронение отходов, благодаря чему возможна существенная экономия. Кроме того, при разделении продуктов распада можно будет добывать драгоценные металлы, равно как и радиоактивные изотопы для медицинских целей. Так, один двухжидкостный реактор за год, предположительно, может производить до 300 граммов молибдена-99, что вчетверо превышает глобальную потребность в этом веществе.

По мнению Рупрехта, человечеству не уйти от атомной энергии. "Мы с коллегами не видим для нее альтернативы, – подчеркнул он, – потому что использование лишь возобновляемой энергии не в состоянии улучшить климатическую ситуацию, и это физический факт. С ее помощью невозможно и строить электростанции, способные вынести по-настоящему серьезные нагрузки".

Полезные ископаемые, по словам эксперта, рано или поздно будут исчерпаны и останутся только ядерные носители. Для этого ресурсов достаточно. Надо лишь копнуть глубже, чтобы добыть из земли или экстрагировать из морской воды уран, – только так удастся удовлетворить потребности человечества на миллионы лет.