Техасские физики придумали новый тип ядерного реактора, который будет сжигать отработанное на АЭС топливо. Благодаря этому изобретению привлекательность атомной энергетики вырастет в разы
В рейтинге проблем ядерных энергетиков опасность аварии на атомной электростанции стоит лишь на втором месте. Первое место прочно занимает необходимость утилизировать отработанное ядерное топливо (ОЯТ).
«Из всего топлива, загружаемого в реактор, выгорает лишь 3-4%, - рассказывает «24» начальник управления информации и связей с общественностью Запорожской АЭС Сергей Шимчев. - Остальное можно переработать, но только теоретически. Из-за дороговизны технологий многие страны считают, что отработанное топливо лучше положить в хранилище на 50 лет, пока наука не придумает что-то получше».
РЕАКЦИЯ-СЖИГАТЬ
Это «что-то» придумала группа американских физиков под руководством Майка Котченройтера из Университета Техаса. Ученые разработали новый метод утилизации ОЯТ - они предложили сжигать радиоактивные отходы с помощью гибридного ядерного реактора.
Сейчас ядерные реакторы вырабатывают энергию, расщепляя ядра урана на более мелкие частицы. Техасские ученые предложили дополнить радиоактивный распад противоположным процессом - ядерным синтезом (такое объединение мелких ядер в более крупные производится в термоядерных реакторах).
Чередование этих процессов в ядерно-термоядерном реакторе поможет быстро высвободить из отработанного топлива радиоактивные элементы, утверждают физики. Проблемой гибридной установки является высокая температура, необходимая для ядерного синтеза. А для ее удержания используют устройство дивертор.
Именно это устройство усовершенствовали физики из Техаса. Команда Котченройтера разработала новый дивертор - Super X, который по техническим параметрам в пять раз превосходит существующие аналоги.
Благодаря Super X теперь можно строить компактные гибридные реакторы. И если найдутся средства на продолжение исследований Котченройтера, следующим шагом физиков станет инженерный проект, затем - постройка прототипа гибрида.
99% УСПЕХА
Задачей гибрида является не производство дешевой энергии, а уничтожение радиоактивных отходов. Для этого понадобятся небольшие очистительные комплексы, состоящие из двух установок. В обычных водных реакторах из ОЯТ будут извлекать до 75% остатков топлива, которые можно использовать повторно (так поступают, например, в Великобритании, России и Франции). А оставшиеся радионуклиды отправятся в топку гибридного реактора. По подсчетам техасских физиков, такие комплексы смогут утилизировать до 99% отработанного ядерного топлива, а один гибридный реактор будет обслуживать до 15 атомных энергоблоков. К слову, именно столько их сейчас в Украине.
Изобретатели утверждают, что с помощью таких реакторов можно за несколько десятилетий утилизировать все накопленное человечеством отработанное ядерное топливо. Таким образом, их разработка поможет решить проблему глобального потепления. А если АЭС будут производить минимум вредных для окружающей среды отходов, они станут более привлекательным источником энергии.
Атомщики с воодушевлением восприняли новость о техасском изобретении. «Переоценить эту работу нельзя, это революционная вещь», - не скрывает своего восторга эксперт Национальной комиссии по радиационной защите населения Украины Владимир Усатенко. Он напоминает, что мировых запасов урана хватит примерно на 40 лет, после чего человечество начнет развивать термоядерную энергетику: «Гибридный реактор поможет решить те проблемы, которые после себя оставляет энергетика атомная».
С помощью гибридных реакторов все отработанное ядерное топливо можно утилизировать за несколько десятилетий
Проблема «на потом»
Наиболее популярный способ обращения с ОЯТ - «отложить проблему на потом». В этом случае отработанное топливо помещается в огромные бочки из металла и бетона, в которых оно будет храниться до тех пор, пока ученые не придумают способ использовать его повторно. Таким путем пошла Украина.
По данным Нацкомиссии по радиационной защите населения, в нашей стране ежегодно накапливается порядка 650 тонн ОЯТ. При нынешних технологиях переработка 1 тонны отработанного топлива производит около 130 тонн радиоактивных отходов. А для их захоронения нужны огромные контейнеры: на один кубометр отходов требуется полость в горной породе объемом в 15 кубометров. Так, чтобы снять с эксплуатации ЧАЭС с ее 10 млн. кубометров ядерных отходов, необходимо вырыть яму площадью с футбольное поле и глубиной 21 КМ.
Другой способ - надолго захоронить радиоактивные отходы в скальных породах. Такой проект реализовывается в США под горой Юкка. Там бурится сеть тоннелей, где установят контейнеры из сверхстойких сплавов, в которые и упакуют отработанное топливо. Стоимость проекта составит десятки миллиардов долларов, зато хранилище рассчитано на 1000 лет. Ученые обдумывают и другие возможности избавиться от проблемы ОЯТ. Например, захоронить отходы на необитаемом острове, на океаническом дне или даже отправить их в космос.