Торієвий реактор за 5 хвилин

Як би хто не критикував ядерну енергетику, але через те, що людство на свої потреби вже витрачає (а коректніше, розсіює) енергії більше ніж може утилізувати від Сонця, пошук альтернативних джерел енергії триває не лише у секторі відновлювальної енергетики, а й у ядерній також.

Коротке відео Кірка Соренсена чудовий зразок пропагандистського мистецтва, в якому поєднані ораторська майстерність і професійний відеомонтаж, де окремі зображення у відеоряду закріплюють асоціації у відповідності до загального задуму авторів ролику. Відео було розміщено на Youtube майже 3 роки тому і на сьогодні набрало майже 2 мільйони переглядів.

У цьому відео Кірк розповідає про переваги революційного типу рідкого фтористого торієвого реактора.

Нижче наведена власне стенограма відеоролику українською, якщо англійською не дуже зрозуміло.

Водо-водяний ядерний реактор використовує близько 0.7% енергетичної цінності урану, а ця ж величина для легководяного реактору складає близько  0.5%. І те, і інше просто жахливо.

При нормальному тиску вода кипіть при ста градусах за шкалою Цельсія. Це достатньо гаряче, щоб ефективно виробляти електроенергію. Але реактори з водним охолодженням повинні працювати з водою під тиском понад 70 атмосфер, тому реактор з водяним охолодженням повинні будувати в посудині під високим тиском.

А отже найперша аварія, про яку турбуються - це втрата тиску.
Вода утримується при 300 градусах за Цельсієм. Це перегріта пара, її об'єм збільшується приблизно у тисячу разів. Якщо ви не досягнете швидкого відведення тепла від палива в реакторі воно може перегрітися і розплавитися. Це саме те, що визначає його конструкцію. І, якщо аварія трапляється, то вся пара утримується цією конструкцією.

Сьогодні реактори використовують в якості палива оксид урану. Це хімічно стабільний керамічний матеріал, але він не дуже добре проводить тепло.

Коли ви втрачаєте тиск, ви втрачаєте воду, і щойно паливо розплавляється, то одразу вивільняються продукти радіоактивного розпаду, що накопичились в ньому. Для запобігання цьому реактори облаштовані низкою аварійних систем, призначених для того, щоб постійно утримувати ядро ректору в контакті з водою.

Ми всі бачили аварію на Фукусімі Даїчі, де було безліч резервних дизель-генераторів, і кожен з них, напевно, мав дуже високу ймовірність включення. Цунамі, що обрушилася на узбережжя відімкнуло їх усі. Тому люди питають: "Чи безпечна ядерна енергія?" Деякі ж кажуть "Яка саме?" Є тисячі різних способів виробляти ядерну енергію. Хіба автомобіль безпечний? Ну, а який саме?

Мені повезло дізнатися про інші форми ядерної енергетики. Реактор на рідкому фтористому торії (англ. LFTR, укр. РФТР). У торієвого реактора паливо може повністю вигоріти на відміну від типового легководяного реактора де вигоряє лише крихітна частина урану. Він не побудований на основі водяного охолодження і не використовує тверде паливо, а працює на основі фтористих солей в якості ядерного палива.

Ці речовини потрібно нагрівати до близько 400 градусів за Цельсієм, щоб тримати їх у розплавленому стані. Але насправді це ідеально підходить для виробництва енергії в ядерному реакторі. Але справжня магія в тому, що реактор не треба тримати під високим тиском. Немає потреби використовувати воду у якості охолоджуючої рідини. В реакторі немає нічого, що може значно змінювати власну густину.

На відміну від твердого виду палива, що може розплавитись за припинення охолодження, цього типу рідке фтористе паливо вже у розплавленому стані. У нормальному режимі роботи у вас є заслонка з маленького шматочоку замороженої солі, що утримується в замороженому стані шляхом обдування холодним газом іззовні. У випадку надзвичайної ситуації, якщо електростанція повністю знеструмлена, маленький вентилятор припиняє обдувати заморожену заслонку із солі, заслонка розплавляється і рідке фтористе паливо із середини реактора з основного резервуара стікає через трубопровід в інший резервуар або у стічний бак.

У реакторів з водяним охолодженням, як правило, підтримується подача електроживлення для утримання циркуляції води задля запобігання розплавленню. Але якщо ви втратите електроживлення у РФТР, то він вимикається сам по собі, без втручання людини.

Приголомшливо вражаючий рівень безпеки, навіть на випадок фізичного пошкодження реактора. Торій природне ядерне паливо, концентрація якого в чотири рази вища у земній корі, ніж урану. Він настільки енергетично насичений, що ви можете тримати пожиттєвий запас торієвої енергії в долоні вашої руки. Ми могли б зберігати цю енергію в двісті разів ефективніше, ніж використовуваний зараз уран.

Через те, що РФТР здатний майже повністю вивільнити енергію з торію, це зменшує обсяг відходів у порівнянні з ураном у сотні разів і у мільйони у порівнянні з викопним паливом.

Ми як і раніше потребуватимемо звичайне рідке паливо для транспортних засобів і механізмів, але ми можемо генерувати це рідке паливо з вуглекислого газу, що в атмосфері, та води так само, як робить це природа. Ми можемо генерувати водень шляхом розщеплення води і поєднання його з вуглецем підготовленого з СО₂ з атмосфери, виготовляючи таки види палива, як метанол, аміак і диметиловий ефір, що може бути прямою заміною для дизельного палива.

Уявіть собі стале і самостійне виробництво вуглецево нейтрального бензину і дизельного палива. Уран двісті тридцять п'ятий можна поставити на одному рівні зі сріблом і платиною. Чи можете ви уявити спалювання платини для вироблення енергії. А це саме те, що ми робимо з нашими ядерними джерелами енергії сьогодні. Ми спалюємо цей надзвичайно рідкісний матеріал, і ми не палимо торій. Ви знаєте, деякі люди начебто екологи кажуть, слухай, ядерна енергетика не є стійкою. Ми ж вичерпаємо уран. Гаразд, я погоджуюсь з вами, якщо ми говоримо про сьогоднішній рівень ядерних технологій.

У 2007 році ми використовували п'ять мільярдів тонн вугілля, тридцять один мільярд баррелів нафти і п'ять трильйонів кубічних метрів природного газу, поряд з шістдесятьма п'ятьма тисячами тонн урану для світового виробництва енергії.

Є у мене друг, який займається видобутком рідкоземельних на шахті в Міссурі. Питаю його: "Джим, скільки торію, на твою думку, ти видобуваєш за рік?" Він каже: "Думаю, що близько п'яти тисяч тонн".

П'ять тисяч тонн торію забезпечило б планету з усією її енергією протягом року.
На Землі можна знайти величезну кількість інших місць, які, як я гадаю, мають такі ж поклади. Це місце не є унікальним.

Кожен раз, коли людство спромогалось вийти на нові джерела енергії це призводило до глибоких соціальних наслідків. Людські істоти були рабами тисячі і тисячі років, і зараз ми є рабами вугільної золи, замість того, щоб стати іншими. Ми, звичайно, навчимося бути цивілізованішими.

Концентрація енергії в торії у мільйон разів вища за вуглецево водневий зв'язок. Це може означати, що людська цивілізація не вичерпує те, що ніколи не вичерпується. Це просто занадто тривіально.

Більш строго, але стисло переваги РФТР енергетики зводять до наступного:

• Концентрація торію в земній корі у кілька разів вища, ніж урану.
• 100% торію в реакторі може бути використане як паливо, на відміну від урану, природна частка якого, що ділиться, надто низька (~0,7%).
• Торієвий реактор не виробляє збройний плутоній, і таким чином, майже не створює небезпеки через можливе розповсюдження збройових ядерних матеріалів.
• РФТР конструктивно безпечні з двох причин: (1) принципово неможлива неконтрольована ланцюгова реакція і (2) реактор працює при низькому тиску і, тому, не здатний до розплавлення активної зони.
• Технологія вже випробувана.
• РФТР виробляють набагато менше ядерних відходів в порівнянні зі звичайним твердим паливом реакторів, принаймні на одиницю закладеного палива.
• РФТР не виробляють високоактивні відходи.
• Відходи РФТР містять дуже мало довгоживучих ізотопів, зокрема трансуранових актинидів, таких як плутоній.
• РФТР може "спалювати" високоактивні відходи від звичайних ядерних реакторів, а також запаси плутонію.
• Конструкція РФТР нижча за вартістю будівництва і продукує дешевшу електроенергію.
• Торій та РФТР надають вирішення проблем поточного і середньострокового дефіциту енергозабезпечення.

Задля збереження балансу думок варто зазначити, що всі перераховані аргументи піддаються жорсткій контраргументації з боку представників зелених, наприклад, http://goo.gl/TDrW9a.

Джерела:

• youtube.com
• nuclearfreeplanet.org