Китай построит первый в мире практичный ядерный реактор на отходах добычи редкоземельных металлов

Шанхайский институт прикладной физики (SINAP) Китайской академии наук в новом году начнёт строительство демонстрационного 10-МВт ториевого реактора на расплаве солей. Пилотный проект реактора был введён в эксплуатацию в 2021 году, что предопределило судьбу направления — ториевым реакторам быть! Проект показал свою успешность и будет повторён на новом уровне.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Создание сети реакторов на тории позволит Китаю и ряду других стран избавиться от зависимости от уранового топлива. Тория на Земле более чем достаточно для сотен и больше лет сжигания в ядерных реакторах для получения энергии, чего не скажешь об уране, запасов которого едва ли хватит более чем на 500 лет. Кроме того, торий в избытке находится в отходах при извлечении редкоземельных элементов. Китай лидирует в переработке таких руд и уже накопил невообразимое количество отходов, переработка которых ждёт своего часа.

Сложность с торием заключается в том, что он не подвержен ядерному распаду, и его нужно превратить в подходящий изотоп урана. Для этого торий-232 загружается в реактор-размножитель на расплаве солей. Фторид тория расплавляется в активной зоне реактора, и изотоп торий-232 в процессе облучения становится изотопом торий-233. Период полураспада тория-233 — около 20 минут, после чего половина этого вещества распадается до изотопа протактиний-233. У последнего период полураспада больше — 27,4 дня, в течение которого он распадается на уран-233 — подходящее топливо для реакции деления. На время распада до урана-233 протактиний выводится из реактора и возвращается в него уже в виде уранового топлива. Пилотный проект Китая показал свою работоспособность, хотя экономическая целесообразность процесса пока под вопросом.

Напомним, пилотный проект был реализован в пустыне Гоби. Там был построен 2-МВт жидкосолевой реактор электрической мощностью 1 МВт. Ответственный за проект институт SINAP оценил проект как перспективный и запланировал в 2025 году построить там же 60-МВт реактор с электрической мощностью 10 МВт (остальное — это тепло, что тоже можно использовать). Более мощный жидкосолевой ториевый реактор должен быть введён в эксплуатацию в 2030 году. В случае успеха он будет масштабирован ещё на порядок — до выработки 100 МВт электрической энергии.

До начала работы ториевых реакторов в Китае единственной созданной в мире установкой такого рода был реактор в Ок-Риджской национальной лаборатории в США (ORNL). Он был остановлен в 1969 году. С тех пор никто не создавал ториевых реакторов. Сегодня к ним возник интерес не только в Китае. Многие страны начинают проектировать реакторы на расплавах солей как более безопасную альтернативу классическим АЭС. Присутствует некоторая обеспокоенность тем, что радиоактивное топливо некоторое время должно находиться вне реактора, пока оно «дойдёт до кондиции», а это угроза неконтролируемого распространения. Поэтому есть проекты, в которых протактиний не покидает реактора и образует уран в активной зоне, до которой добраться нельзя.

Как бы там ни было, ториевые реакторы сегодня проектируют в странах Европейского Союза, в США, Японии и Индии. Китай показал, что по этому пути можно идти, и намерен дальше оставаться впереди планеты всей. Пока остальные рисуют чертежи, он уверенно строит.