Мирный торий для Дании

Датский стартап Seaborg Technologies получил государственный грант от инвестиционного фонда Innovation Fund Denmark на разработку жидкосолевого ториевого реактора. Руководители компании рассказали «Лаб. СР» о проекте, его перспективах в безъядерной Дании, а также о своей мирной философии.

«Compact Used Fuel BurnEr (CUBE-100) — проект малогабаритного реактора, который сможет сжигать отработанное ядерное топливо и радиоактивные отходы, — объясняет соучредитель Seaborg Technologies, инженер-ядерщик Эйрик Эйде Петтерсен. — Мы создаем установку на тепловых и промежуточных нейтронах, в качестве топлива планируем использовать ОЯТ легководных реакторов и торий. Плутоний дожигается в расплаве солей, таким образом мы решаем проблему нераспространения ядерных материалов. Это было и будет одним из столпов философии нашего проекта».

В Seaborg Technologies полагают, что их разработка составит конкуренцию не только современным тепловым реакторам, но и проектам реакторов на быстрых нейтронах.

«Тепловые реакторы представляют собой одну из самых безопасных технологий производства энергии, но они требуют дорогостоящих инженерных решений для контроля безопасности. Также требуются сложные процедуры лицензирования, что часто приводит к перерасходам и задержкам в строительстве», — говорит соучредитель и генеральный директор Seaborg Technologies Троэльс Шенфельдт.

Быстрые реакторы хоть и в небольших количествах, но производят отходы, которые надо хранить тысячелетиями, поэтому ни один такой проект, утверждают датские ученые, до сих пор не обоснован экономически.

«Наш трюк прост: мы используем торий не только в качестве топлива, но и в качестве катализатора для превращения долгоживущих радиоактивных изотопов в короткоживущие прямо в реакторе. Мы производим энергию, решая при этом проблемы, связанные с необходимостью контролировать ядерные отходы сотни тысяч лет. Отходы нашего реактора нужно хранить несколько сотен лет, — рассказывает Эйрик Эйде Петтерсен. — Новые технические решения, которые мы предлагаем, например горелка для термальной обработки отходов, улучшают экономические характеристики установки».

По словам специалистов Seaborg Technologies, важнейшая особенность жидкосолевых реакторов — естественная безопасность. Их активная зона не может расплавиться, нет риска взрыва, летучие радиоактивные элементы (например, йод-131 и цезий-137) химически связаны расплавом солей.

Троэльс Шенфельдт заявляет, что давление в жидкосолевом реакторе не выше атмосферного. Значит, можно обойтись без дорогостоящих и сложных систем безопасности, необходимых другим реакторам для обеспечения стабильно высокого давления. Вдобавок гораздо проще охлаждать топливо. Отрицательные температурные и пустотные коэффициенты делают невозможным разгон реактора. При тяжелой аварии не происходит рассеивания энергии. Пролившееся ядерное топливо просто попадет в резервуар, где охладится.

ЖСР — один из шести перспективных реакторов, отобранных для Generation IV, международной программы по созданию следующего, четвертого поколения ядерных энергетических систем. В монографии «Molten Salt Reactors», которая в настоящее время издается в США, представлены работы по ЖСР из 22 стран мира. Наиболее продвинутые программы исследований — в Китае, Индии, Японии, США и Канаде.

По словам Троэльса Шенфельдта, жидкосолевая установка не требует сложных инженерных решений, поэтому строиться будет гораздо быстрее других. Затраты на топливо тоже должны быть меньше: не надо тратиться на оболочки твэлов и их переработку. Помимо электроэнергии жидкосолевые реакторы могут производить водород и материалы для синтетического топлива.

Проект CUBE-100 находится на этапе концептуальной разработки, но уже привлек международный интерес. В 2015 году Seaborg Technologies представила технико-экономическое обоснование своего реактора британской Energy Process Developments, которая анализирует и оценивает европейские проекты ЖСР. Ученые получили положительный отзыв, концепцию признали пригодной для развития. В ноябре 2016 года проект был включен в базу данных МАГАТЭ по усовершенствованным и перспективным реакторам.

Благодаря признанию команда Seaborg Technologies изменила общественное мнение о ядерной энергетике в Дании. В ноябре прошлого года технология была упомянута в одном из проектов правительства. В марте 2017 года компания впервые в истории страны получила государственное финансирование для ядерного проекта. Троэльс Шенфельдт называет событие настоящей вехой:

«В Дании никогда не проводились ядерные исследования, эту сферу обходит система образования, производство ядерной энергии запрещено законом».

Хотя есть и другие стартапы с жидкосолевыми реакторами (Terrapower, финансируемый создателем Microsoft Биллом Гейтсом, и Transatomic, который поддерживает Питер Тиль, основатель PayPal) и целые национальные исследовательские программы в Китае и Индии, специалисты Seaborg Technologies убеждены, что оставят конкурентов позади. Команда состоит из высококлассных физиков, работавших в ЦЕРН и других известных исследовательских организациях. Они мыслят нестандартно, владеют сложными методами компьютерного моделирования и умеют работать с большими массивами данных для описания высокодинамичных физических систем.

Ученые не раскрывают объемполученного государственного финансирования, но отмечают, что речь идет об «относительно скромной сумме».

«Нам предстоит долгий путь. Государственное финансирование планируем потратить на защиту интеллектуальной собственности. Этим займется специально приглашенная команда, — говорит Троэльс Шенфельдт. — Большую часть исследовательской работы возьмут на себя высококвалифицированные специалисты нашей технической волонтерской организации Seaborg Plenum — 17 инженеров, химиков и физиков. Недавно мы начали поиск инвесторов и партнеров, которые достаточно дальновидны, чтобы сопровождать проект CUBE-100 до выхода на рынок».