Знание-сила, 1997 № 02 (836) - страница 14

Идея электроядерного метода, объединившая две основные атомные технологии XX века — ускорительную и реакторную, была высказана еще полвека назад, однако потребовались десятилетия теоретических расчетов, экспериментов и инженерных разработок, для того чтобы сделать ее экономически выгодной. Лишь с помощью сильноточных ускорителей, дающих мощные пучки высокоэнергетических частиц, а их научились строить совсем недавно, можно достаточно далеко отойти от уровня критичности и использовать по-настоящему безопасные глубоко подкритические системы. Сегодня речь идет уже о строительстве опытно-промышленных электроядерных станций — источников энергии и трансмутаторов (переработчиков) радиоактивных шлаков. Подобно тому как это было с первой атомной электростанцией в Обнинске, они позволят отработать технологию и проложат пути для следующих, более мощных электроядерных блоков.

Из каждого килограмма добываемого урана атомный реактор использует всего лишь семь граммов. Таково содержание в природном уране изотопа ^>235U, который только и делится в процессе цепной реакции. Все остальное — изотоп ^>238U, идущий в отвал. Правда, если содержание изотопа ^>235U в реакторе увеличить в несколько раз, то цепную реакцию можно осуществить и в таком режиме, когда ядра ^>23&U тоже будут делиться. Более того, часть их станет превращаться в ядра другого, легко делящегося химического элемента — плутония ^>239Pu. Однако в сильноточной электроялерной установке (ее в этом случае называют бридером — размножителем) этот процесс протекает намного быстрее и безопаснее. Наработанный таким образом плутоний можно использовать в качестве ядерного горючего в реакторах деления, не имеющих «ускорительной приставки».

Бридерная технология гарантирует, что после того как будут исчерпаны запасы природного углеводородного топлива, энергетический голод нашей планете не грозит в течение по крайней мере нескольких тысяч лет. Разведанных запасов урана хватит надолго.

Сегодня еще трудно сказать, как станет развиваться электроядерная энергетика — путем создания относительно компактных систем «один ускоритель + один реактор» или же начнут создаваться узловые станциибридеры с мощными ускорителями, которые будут снабжать легкоделящимся плутониевым топливом дочерние реакторы деления и одновременно перерабатывать их радиоактивные отходы. На первых порах, наверное, будет использоваться первый путь — он более простой и пока более дешевый.

До недавнего времени оценки показывали, что производство электроядерного электричества обойдется на тридцать — сорок процентов дороже, чем на обычных АЭС. В основном из-за высокой стоимости еще плохо освоенных сильноточных ускорителей. Однако недавно эти оценки были пересмотрены группой западноевропейских специалистов, работающих под руководством нобелевского лауреата К. Руббиа. По их подсчетам, стоимость «электроядерной энергии» с учетом новых технологий должна быть вдвое ниже, чем на действующих АЭС, и значительно дешевле, чем на угольных и газовых электростанциях, не говоря уже о несравненно большей экологической чистоте. С точки зрения рынка фактор двойка — это очень серьезно, ведь в конечном счете все определяется экономической эффективностью. Вместе с высокой степенью безопасности электроядерных АЭС это дает основания утверждать, что к атомной энергетике приходит второе дыхание. Именно этим и вызван сегодня большой интерес ученых и практиков — физиков, энергетиков, экономистов — к электроядерному методу.

Кроме урана, цепная реакция деления может протекать еще и в тории. Правда, деление его происходит не столь интенсивно, и выход электроэнергии на один бомбардирующий протон в электроядерной установке будет приблизительно на тридцать-сорок процентов меньше. Зато в ториевых реакторах образуется значительно меньше долгоживущих радиоактивных шлаков, а вместо плутония образуется элемент ^>233U. Он легкоделящийся, и Подобно плутонию его в принципе тоже можно использовать в качестве атомной взрывчатки, однако выделить его из сложной смеси радиоактивных изотопов чрезвычайно трудно. Так что, какая ветвь электроядерной технологии предпочтительнее, урановая или ториевая, это требует еще изучения.