По итогам предыдущего поста от от 1 октября - возникла мысль. А ведь вырисовывается некая связная логика развития мировой энергетики.

Тогда было сказано, что условием хотя бы отсутствия регресса в энергетике (и, следовательно, вообще в развитии цивилизации)является переход к преимущественно атомной генерации. Но - не любой: традиционные АЭС, работающие на уране-235, не подойдут. Другое дело - реакторы на быстрых нейтронах, работающие на уране-238 (которого в природном уране больше 99%). Топлива для АЭС тогда в мире оказывается в 150 раз больше, а радиоактивных отходов - в 150 раз меньше, чем в случае с традиционной атомной энергетикой.
Если точнее, БН-реактор не непосредственно уран-238 потребляет, а „расширенно воспроизводит” топливо: в мощных нейтронных полях уран-238 превращается в плутоний-239, который по своим ядерно-физическим свойствам эквивалентен урану-235. Соответственно, смесь урана-238 и плутония-239 ведёт себя в целом так же, как уран, обогащённый по 235-му изотопу. Причём коэффициент воспроизводства может быть и больше единицы, т.е.сгорание 1 кг плутония позволяет превратить в плутоний 1.5 кг урана (цифра условна). Аналогичным образом можно превратить пассивный в ядерно-энергетическом смысле торий-232 в активный уран-233. А тория в мире - в 3-4 раза больше, чем урана.
Казалось бы - всё здорово. Но... В реальности скорость воспроизведения топлива в реакторе не столь уж и велика одна загрузка топлива в реакторе пребывает годы, а коэффициент воспроизводства превышает единицу не так уж и сильно. В общем, быстро перейти на инновационную атомную энергетику не выйдет. Начинать нужно как можно раньше (а пока в мире - только 1 работающий реактор БН), и всё равно долгое время неатомная генерация будет играть огромную роль.

Так, может, ну его вообще - этот атом? Может, на термояд ставку сделать? Понятно, что он ещё не освоен, но мы ведь и не сказать, чтобы прям изо всех сил пытались. Ускорить НИОКРы вполне можно, да и, в общем, нет особых сомнений, что в ближайшие десятилетия синтез станет реальностью.
Действительно: сакраментальный лёгкий гелий даёт возможность вообще обойтись без радиации как таковой:
Не-3 + Не-3 => Не-4 + 2р
В общем, образуются только стабильные элементы и энергия. Но есть проблема: даже если не считать трудностей с получением лёгкого гелия, эта реакция - не самая простая и не самая энергетически выгодная. Пока что речь идёт о воспроизведении в контролируемом виде простейшей реакции - дейтерий-тритиевой. И тут ожидать особой чистоты в смысле радиационной безопасности, мягко говоря, не приходится. А первое поколение термоядерных реакторов наверняка будет работать именно на этом дешёвом и доступном топливе - дейтериево-тритиевой смеси, которая зажигается уже при миллионе кельвинов. При этом она излучает совершенно запредельное количество нейтронов, никакие АЭС рядом не стояли:
d + t => He4 + n
Поэтому единственный более-менее внятный проект экономически рентабельной электростанции такого рода - гибридная атомно-термоядерная, в которой нейтронный фон, создаваемый термоядерным реактором (куда более мощный, чем от АЭС), будет использоваться для получения ядерного топлива (плутония-239 и урана-233) из природных урана и тория. А те, в свою очередь, будут использоваться в реакторах на быстрых нейтронах обычного типа. В общем, „наши достоинства - продолжения наших недостатков”.))
Потом, наверное, дело дойдёт и до сакраментального лёгкого гелия - но пока до этого далековато.

Так вот это я всё к чему? К тому, что интегрировать термоядерные реакторы первого поколения - дейтерий-тритиевые - в реально существующую энергосистему проще всего будет в том случае, если она будет основана на реакторах на быстрых нейтронах. В рамках инновационной атомной энергетики их появление как раз поможет ускоренно произвести нужное количество топлива. А вот в рамках традиционного атома - наоборот: термояд только резко усугубит проблемы с радиоактивными отходами и радиационным загрязнением...

В общем, спокойно и поступательно мировая энергетика сможет развиваться только в том случае, если перейдёт как можно быстрее к атомной генерации, основанной на использовании реакторов на быстрых нейтронах.
Ну и, соответственно, смотри предыдущий пост...

URL записи