Тема: Атомные Реакторы на Расплавленных Солях Тория
Наверняка многие из уважаемых коллег имеют (имели) то, или иное, отношение к Атомной Энергетике и более-менее знакомы с принципами работы атомногого реактора разных типов. Если говорить на уровне 5-го класса СШ, не вдаваясь в подробности, то самыми, на сегодняшний день, распространенными типами реакторов. являются Boiling Water Reactors, or BWR и Pressurized Water Reactors, or PWR. Вода в котлах обоих типов используетя одновременно, как замедлитель нейтронов, и как средство теплообмена.
http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_water_reactor
В других (Pressurized Water Reactors, or PWR) Котел с водой перегретой до суперкритической температуры в 345 граусов, сжатой до 315 Атмосфер, направляется в парогенератор второго контура и т.д..
http://en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor
Основной ВОДОРАЗДЕЛ ( ;) LOL! ) между ними - состоит в том, КАК эта вода используется.
В BWR вода обращается в пар прямо в зоне реактора, а в PWR, вода в зоне реактора пребывает в жидкой сверхкритической форме, вследствие чрезвычайно высокого давления. Пар для вращения турбин производится в "парогенераторе", где вода первого контура нагревает воду второго..
Я работал на американских АЭС и того и другого типа. и был убежден, до недавних пор, что боязнь атомной энергетики - малообоснована. Что Три Майл Айленд, Чернобыль и Фукусима являются трагическими исключениями на фоне десятков лет безопасной и надежной эксплуатации АЭС по всему миру. И, в целом, продолжаю так считать и сегодня.
Пару месяцев назад познакомился в самолете с одним инженером с восточного побережья. Полет был долгий, шесть часов, а собеседник - до крайности интересный.
Он работал на НАСА, но несколько лет назад случайно наткнулся на книгу, изданную в 60-х годах, описывающую подробно принцип атомного реактора, в чьей рабочей зоне используется не малоэкономичная, малоэффективная и чрезвычайно опасная с точки зрения нераспространения ОМП, смесь 99% U238 (fertile fuel) + 1%U235 (fissionable fuel), а малорадиоактивный изотоп Тория, или Th232 (fertile fuel) + U233..
Радикальное отличие подобного дизайна от традиционного состоит в том, что в Активной Зоне Реактора топливо находится НЕ в виде т.н. топливных сборок (трубки со спрессованным в виде таблеток, оксидом смеси двух изотопов Урана), а в форме кристаллических Фторида Тория и Фторида Урана 233.
Реакция начинается при нагревании смеси солей до расплавленного сотояния, когда CROSSECTION реакции позволяет захват нейтрона и самоподдержание раеакции.
Парня, с которым я летел, звали Кирк Соренсен. Он ушел из НАСА и основал свою фирму FLIBE Energy, разрабатывающую концепцию новых Электростанций на Солях тория.
Он сказал, в числе прочего, что, вследствие чрезвычайно высокой температуры реации (расплавленные соли, температура до 950 градусов С) - процесс проходит практически, при АТМОСФЕРНОМ давлении, что исключает необходимость строительство саркофага вокруг этого типа реактора (Containment Building). Containment Building строят не для того, чтобы предотвратить поражение реактора ракетой или бомбой, а для защиты окружающей среды при аварии чернобыльского или фукусимского типа) внутри обычного реактора, когда перегретый пар, освобожденный от чудовищного давления - расширяется и происходит взрыв.
Вот его презентация (только на англ. языке, к сожалению)2013 года, в Университете штата Огайо:
https://www.youtube.com/watch?v=97GtL98kmPA
Вторым, в числе многих других, преимуществ, является то, что реакторы на расплавленных солях НЕ МОГУТ использоваться для наработки оружейных Урана-235 и Плутония-239, так как би-продуктом в цепи деления U233 является безобидный U232. Который, в свою очередь, является ЯДОМ для Бомбы. Химически два этих изотопа настолько близки, что их ХИМИЧЕСКОЕ разделение - не по силам даже традиционным, могущеественным ядерным державам, не говоря уже о других, название которых всем известно.
Третьим преимуществом, о котором он говорил очень долго, является абсолютная болваноустойчисвость реактора и отсутствие необходимости в АКТИВНОМ контроле безопасности.
Ее Королевское Величество, Глубокая Отрицательная Обратная Связь работает так:
Расплавленное топливо (соли тория и урана) продолжает делиться и выделять тепло до тех пор, пока:
1. Температура в зоне не повысится слишком и не увеличит Crossection, тем самым ПОНИЗИВ реактивность в зоне реакции, или
2. Температура в зоне не понзится настолько и не увеличит Crossection, тем самым.... ну.., вы понимаете...
Реактор соединен трубой с подземным аварийным коллектором топлива. Часть этой трубы - постоянно охлаждается холодным воздухом. Соответственно, соли в этом участке трубы находтся в твердом состоянии. При аварии (катастрофически быстрая потеря Собственных Нужд, Аварийный перегрев Зоны, и т.д... , этот участок трубы нагревается, расплавляя, тем самым, искусственный клапан из твердых солей, и активная зона реактора стекает в коллектор, где она быстро затвердевает, прекращая реакцию без участия, вернее при МИНИМАЛЬНОМ участии человека).
Четвертым преимуществом является то, что разведанных запасов Тория на нашей Планете - примерно в четыре раза больше, чем Урана. А главное то, что вместо доли процента топлива загруженного в традиционный реактор, в MSR (Molten Salt Reactor) используется львиная доля Тория.
Эфеективность и Экономичность, при этом, возрастают не просто в разы, а в масштабе целых порядков.
Преимущество номер Пять - в том, что останавливать реактор на перезагрузку топлива понадобится не каждые полтора-два года, а много реже. И на ГОРАЗДО более короткий срок..
Реактор подобного типа был испытан еще в начале 60-х годов, в Оак-Риджской Национальной Лаборатории, шт. Южная Каролина (по-моему). Операторы говорили, что работа на этом реакторе была до крайности скучной.
Можно было уйти домой, оставив его наедине с самим собой. Экспериментальный реактор проработал около трех лет и затем финансирование было прекращено.
Отцом реактора является Алвин Вайнберг. И причина, по которой этот реактор был отвергнут в пользу тех, с которыми мы все знакомы - носят военный и/или политический характер.. Еще раз, в реакторах на расплавленных солях тория - практически не возможно "поджарить" оружейный Уран или Плутоний..
В заключение могу сказать (со слов Кирка Соренсена), что MSR сможет обеспечит Человечество дешевой и безопасной Энергией не просто на сатни, а на тысячи лет вперед. Он добавил, что реакции управляемого Термояда мы будем ждать еще долго, и это будет страшно дорого, тогда как технология, позволящая Человечеству вылезти за пределы колючей проволоки Угля, Нефти и Газа - уже была испытана, и что она практически готова к воплощению уже сегодня.
Экспериментальные реакторы строятся в Китае и в Индии. Есть информация, что Россия также, заинтересована в этой технологии.
Еще один нюанс. Эта технология позволяет строить миниатюрные станции размером не более 50Mwt..
Мне бы хотелось услышать мнение коллег.
Спасибо!
p.s. Было бы очень хорошо, если вопросы политического характера - в этой теме не были затронуты.