В ТПУ разрабатывают способ создания высокотемпературных ториевых реакторов
Учёные Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета работают над технологией для создания высокотемпературных газоохлаждаемых ториевых реакторных установок малой мощности, сообщает Научная Россия. Такие установки предлагают использовать для переработки оружейного плутония в электрическую и тепловую энергию.
Получаемое тепло, по задумке исследователей, можно будет направлять на промышленное производство водорода. Кроме того, подобные реакторные установки смогут применяться для опреснения воды.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале по атомной энергетике. Указано, что его импакт-фактор составляет 1,312, а издание относится ко второму квартилю.
Рекомендуем также:
- Ждать до общего срока придется не всем: кому пенсионный возраст снизят на пять лет
- Откроете июльскую платежку и не поверите глазам: россиянам готовят новые тарифы ЖКХ
По оценке политехников, ториевые установки могут быть востребованы в районах, где нет крупных рек и водоёмов, необходимых для строительства классических реакторов. Среди возможных территорий применения называются засушливые местности, удалённые районы Сибири и Арктика.
Доцент Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Сергей Беденко пояснил, что атомные станции обычно строят на берегу реки, поскольку вода нужна для охлаждения активной зоны реактора. В ториевых установках вместо воды предлагается использовать гелий. Также в качестве теплоносителя могут подойти углекислый газ или водород.
Топливом для реакторов нового типа должна стать смесь тория и оружейного плутония. По словам Беденко, оружейный плутоний был накоплен в больших объёмах ещё в советские годы, а его хранение требует серьёзных затрат. Учёные считают, что предложенная технология позволит сжигать до 97% такого материала.
После утилизации оружейного плутония, как отметил специалист, в установках можно будет применять уран-235 или уран-233.
Исследователи подчёркивают, что установка способна работать на малых мощностях — от 60 ватт. Для активной зоны потребуется небольшое количество топлива, при этом степень его выгорания должна быть выше, чем у существующих реакторов.
Оставшиеся после переработки 3% оружейного плутония, по словам учёных, уже не будут представлять ядерной опасности. На выходе образуется смесь графита, плутония и продуктов распада, которую будет крайне сложно использовать для других целей. Такие остатки можно будет только захоронить.
Беденко назвал главным преимуществом установок их многоцелевой характер. С их помощью можно одновременно утилизировать один из наиболее опасных видов радиоактивного топлива, получать электрическую и тепловую энергию, а также организовать промышленное производство водорода.
Водород планируется получать с использованием гелия, который будет заменять воду в реакторе. В активной зоне он сможет нагреваться до 1250 градусов, после чего будет поступать на установку по производству водорода. По словам политехников, объёмы такого производства могут быть выше, чем на действующих химических предприятиях.
Ещё одним преимуществом разработки учёные называют возможность менять мощность реактора в зависимости от производственных задач. Это позволит увеличивать или снижать объёмы выпуска водорода.
Авторы исследования также отмечают, что такие реакторы могут быть безопаснее и экономичнее традиционных установок. Среди преимуществ названы повышенный коэффициент полезного действия до 40–50%, отсутствие фазовых переходов теплоносителя, снижение коррозии рабочих поверхностей, возможность применять разное топливо и перезагружать его во время работы реактора.
Экономический эффект, по словам Беденко, связан в том числе с использованием тория. В отличие от урана, его не нужно обогащать. Оружейный плутоний уже содержит необходимую концентрацию делящегося материала, поэтому компоненты потребуется смешать и изготовить из них топливные таблетки.
Такое топливо, как отметил учёный, можно будет использовать не только в ториевых установках, но и в распространённых реакторах ВВЭР-1000.
Конструкция ториевых реакторных установок, по оценке исследователей, содержит меньше элементов, чем классические реакторы. Это может сделать строительство заметно дешевле. Учёные рассчитывают, что срок работы таких объектов в перспективе составит не менее 10–20 лет. После выработки топлива активную зону можно будет перезагрузить или утилизировать.
Беденко признал, что первоначальные расходы на строительство будут значительными. Однако, по его словам, они могут окупиться за счёт массового выпуска торий-плутониевого топлива и возможного экспорта технологии в страны, где нужны подобные установки. В качестве примеров он назвал Вьетнам и Корею.
Кроме производства водорода, ториевые установки смогут использоваться для опреснения воды. Это особенно важно для районов, где есть нехватка пресной воды.
Учёные считают, что развивать такую технологию в России нужно уже сейчас. По словам Беденко, похожие проекты появляются в США, Китае, Индии и Корее. В Китае уже производят похожие топливные элементы и готовят запуск первого маломощного реактора. Его концепция отличается от предложения ТПУ, однако он также относится к высокотемпературным установкам и может применяться для получения энергии и водорода.
Рекомендуем также:
Есть жалобы? Канал для добрых казанцев, которых вывели из себя. Делитеcь тем, что вас разозлило: Злой Казанец
