10 февраля 2022

Швейцарский стартап разрабатывает новую модель ториевого реактора

Женевская компания Transmutex разрабатывает в данный момент новый тип ядерного реактора, в котором вместо урана будет использован торий. Установка обещает производить электроэнергию более безопасно и без образования высокорадиоактивных отходов, что поспособствует переходу к обществу с нулевым уровнем выбросов.

«Когда лауреат Нобелевской премии предлагает поработать с ним, то ему трудно отказать», — говорит физик-ядерщик Федерико Карминати (Federico Carminati) в интервью порталу SWI swissinfo.ch. Он хорошо помнит звонок от Карло Руббья (Carlo Rubbia), который в то время занимал должность директора Европейской организации ядерных исследований (European Organization for Nuclear Research, CERN/ЦЕРН), базирующейся в Женеве.

«Это был 1990 год, я был молодым сотрудником ЦЕРН, и профессор Руббья предложил мне принять участие в разработке нового типа ядерного реактора», — рассказывает Федерико КарминатиВнешняя ссылка. Идея вызвала тогда немалый ажиотаж, однако проект создания ториевого реактора в комбинации с ядерным ускорителем был, тем не менее, положен в долгий ящик. В то время ядерная энергетика не сильно нуждалась в инновациях, а проблема радиоактивных отходов и их хранения и вовсе, с ее точки зрения, не была актуальна. Зачем что-то изобретать и финансировать, если уже вложены колоссальные суммы в развитие урановой ядерной энергетики?

Спустя тридцать лет времена изменились. Для Федерико Карминати пришло время смахнуть пыль со старого проекта Карло Руббья и вернуть его к себе на рабочий стол. Вот уж воистину, любая идея должна отлежаться. В 2019 году вместе с французским предпринимателем Франклином Серван-Шрейбером (Franklin Servan-Schreiber) он основал стартап Transmutex. Их цель — заново изобрести ядерное «колесо».

Многие страны, включая Швейцарию, пока не знают где и как производить захоронение радиоактивных отходов. Решение, предлагаемое компанией Transmutex, заключается в том, чтобы использовать в работе АЭС торий вместо урана. Торий — это слаборадиоактивный металл, который в изобилии содержится во всей земной коре, в то время как большая часть урана, используемого в качестве ядерного топлива, специально добывается в шахтах России, Казахстана, Австралии и Канады. По данным 2013 года, добыча урана в России составляет 3135 тонн в год (5,26 % от мировой добычи), а российские запасы урана по данным 2015 года составили 507 800 тонн (9 % от мировых запасов).

«Торий, тем самым, гораздо более «демократичен» в плане добычи, чем уран», — говорит Ф. Карминати.

Ториевый топливный цикл использует в качестве расщепляющегося материала изотоп тория Th-232. Однако для инициации цепной ядерной реакции получаемых при распаде частиц недостаточно. В этих условиях реактору требуется «дать прикурить» от внешнего источника дополнительных расщепляющихся материалов, например нейтронов. Ториевый реактор, постоянно поддерживающийся в подкритическом состоянии, получает их от ускорителя частиц. Но как только поток этих нейтронов прерывается, реактор немедленно отключается, что способно принципиально исключить возникновение нештатных ситуаций, аналогичных той, что возникла на ЧАЭС в 1986 году.

По словам Федерико Карминати, ториевый реактор в комбинации с ускорителем заряженных частиц имеет массу преимуществ. Период полураспада побочных продуктов тория намного меньше, чем в случае с ураном — 300 лет вместо 300 000, — да и объемы опасных отходов значительно сокращаются.

«Речь идет о нескольких килограммах вместо тонн», — говорит этот физик-ядерщик.

Еще одно преимущество ториевого топливного цикла заключается и в том, что он лучшее соответствует режиму нераспространения ядерного оружия, поскольку побочные продукты деления тория не могут быть использованы для создания атомной бомбы.

Но и это еще не все. Ториевый реактор способен работать на отходах, полученных от существующих атомных электростанций: часть отходов может быть превращена в ускорителях в более стабильные элементы, например плутоний, превращается под обстрелом нейтронами в менее радиоактивные элементы. Данный процесс на техническом жаргоне называется «трансмутацией», отсюда и название компании: Transmutex.

«Эта технология способна помочь решить проблему накопления и хранения высокорадиоактивных отходов», — объясняет Федерико Карминати.

При этом компания Transmutex собирается использовать технологии, уже разработанные как в Швейцарии, так и за рубежом. Совместно с Институтом Пауля Шеррера (Paul Scherrer InstitutВнешняя ссылка), ведущим исследовательским центром Швейцарии в области естественных и технических наук, компания намерена построить ускоритель частиц, который будет гораздо мощнее образцов, уже в настоящее время используемых в медицине. Стартап из Швейцарии также развивает сотрудничество с международными партнерами.

Цель Transmutex — построить демонстрационный прототип уже к началу 2030-х годов.