09
«ОБОРОНКА»
Игорь ОСТРЕЦОВ,
доктор технических наук
Владимир ГЛУШКО
Основной источник энергии на
планете – нефть, из которой выраба-
тывается 36,8 процента потребляе-
мой энергии. Существенное увели-
чение добычи в ближайшее время
невозможно. Схожая ситуация с
углем. Так называемые экологически
чистые источники энергии (солнеч-
ной, геотермальной и др.) еще дол-
гое время не будут давать серьезной
выработки. Кроме того, для солнеч-
ных батарей, ветряных электрогене-
раторов и тому подобных устройств
требуются материалы, добыча и про-
изводство которых истощают при-
роду. Как и последующая утилиза-
ция отработавших агрегатов.
Энергия, полученная на АЭС,
экологически чистая, хотя все, что
связано с ее получением, представ-
ляет определенную угрозу для при-
роды и жизни человека. Но совре-
менные технологии позволяют ре-
шить эту проблему.
ОБОЙДЕМСЯ БЕЗ ПЛАЗМЫ
Для полноты представления о
перспективах такой энергетики не-
обходимо сказать о программе за-
мыкания ядерного топливного
цикла с использованием реакторов
на быстрых нейтронах, так называе-
мых бридеров. Однако, по мнению
многих ведущих специалистов,
вклад этой программы в мировую
выработку электроэнергии в пер-
спективе не может быть сколько-
нибудь значащим.
В качестве перспективного ис-
точника сегодня рассматривается
управляемый термоядерный синтез
(УТС) изотопов водорода, реализуе-
мый в установках типа ТОКАМАК.
Работы в этом направлении ведутся с
1951 года. Сначала реактор ИТЭР
создавался консорциумом, в кото-
рый входили ЕС, Япония, Россия,
США и Индия. Впоследствии к ним
присоединились Казахстан и Канада,
позже – Китай и Южная Корея.
Основные компоненты и узлы реак-
тора ИТЭР уже созданы и испыта-
ны, полным ходом идет строитель-
ство в местечке Кадараш (Франция).
Запуск реактора запланирован на
2018 год. Но к сути дела.
Чтобы ядра трития и дейтерия
вступили в реакцию слияния, они
должны преодолеть взаимное элект
ростатическое отталкивание. Для
этого в ИТЭР тритий требуется на-
греть примерно до 150 миллионов
градусов, что приблизительно в де-
сять раз больше, чем в ядре Солнца.
При такой температуре кинетиче-
ская энергия ядер становится доста-
точной для зажигания термоядер-
ной реакции. После этого, предпо-
лагается, можно выключить внеш-
ние нагреватели плазмы. То есть
термоядерная реакция должна стать
самоподдерживающейся.
При вышеназванных температу-
рах энергия плазмы состоит из дви-
жения частиц и излучения (которое
генерируют, двигаясь с переменной
скоростью, частицы). Поскольку их
энергия при нагреве растет пропор-
ционально температуре в первой
степени, а энергия излучения – в
четвертой, при термоядерных про-
цессах это просто несоизмеримые
вещи. От 50 до 70 процентов энер-
гии плазмы сосредоточено в излуче-
нии. При температуре в миллиард
градусов оно достигает плотности
металлов. И эта энергия в случае
ИТЭР должна будет попасть на
стенку. Именно поэтому термоядер-
ной плазмы в реакторе ни в каком
виде никогда получено не будет.
ТОРИЕВАЯ ДОРОГА В БУДУЩЕЕ
Еще в 1945 году ведущие разра-
ботчики советской ядерной програм-
мы И. Гуревич, Я. Зельдович, И. По-
меранчук иЮ. Харитон подготовили
доклад «Использование ядерной
энергии легких элементов». Он был
заслушан 17 декабря на XII заседании
Технического совета Специального
комитета при Совете народных ко-
миссаров СССР. Доклад посвящался
получению взрывных реакций и энер-
гетическим применениям. Имелись в
виду в первую очередь тяжелые изо-
топы водорода, дейтерия и трития.
Основные выводы, к которым приш-
ли авторы доклада.
1. В полном термическом равно-
весии значительная часть энергии
превращается в излучение. Это об-
стоятельство ограничивает равно-
весную среднюю энергию заряжен-
ных частиц порогом 5–15 КэВ, со-
вершенно недостаточным для про-
ведения быстрой ядерной реакции.
Медленная ядерная реакция легких
элементов при средней энергии
около 10 КэВ практически невоз-
можна по той причине, что отвод
энергии излучением в ходе медлен-
ной реакции приведет к быстрому
падению температуры и полному
прекращению реакции (10 КэВ –
примерно сто миллионов градусов).
2. Для облегчения возникнове-
ния ядерной детонации полезно
применение массивных оболочек,
замедляющих разлет.
Эти выводы полностью под-
тверждены 60-летними исследова-
ниями. В бомбах термоядерная реак-
ция реализована потому, что горю-
чее на время ее развития окружается
массивной оболочкой, удерживаю-
щей излучение, в котором сосредо-
точена основная энергия взрыва.
Таким образом, если термоядер-
ная плазма прозрачна, как считают
современные исследователи, то ее
просто никогда не нагреть до нуж-
ных температур. Всю энергию будет
немедленно уносить излучение, в
котором при таких температурах
сосредоточивается ее большая
часть. Термоядерная плазма в прин-
ципе не может быть прозрачной.
Сегодня данный вывод является
наиважнейшим для будущего чело-
вечества с точки зрения его энерге-
тического обеспечения и, значит,
существования.
Все это заставляет задуматься о
возможности выхода из постоянно
усугубляющегося мирового энерге-
тического кризиса. Она есть. Это
развитие
ядерно-релятивистских
технологий. В их основе идея ис-
пользования энергии деления ядер
«неделящихся» актиноидов (урана-
238, тория и др.) под воздействием
нейтронов высоких энергий, полу-
чаемых с помощью ускорителей.
Положительные результаты экспе-
риментов в Объединенном инсти-
туте ядерной физики в Дубне в июле
1998 года и в Протвине на ускори-
теле Института физики высоких
энергий в конце ноября 2002-го
подтвердили принципиальную воз-
можность разработки таких техно-
логий. Они открыли хорошую пер-
спективу развития энергетики для
всего человечества.
Получение значимого результа-
та базируется на том, что при энер-
гиях, недоступных для современных
АЭС, вероятность деления тяжелых
ядер близка к единице. Кроме того,
их концентрация не в пример ны-
нешним реакторам, в которых она
составляет два – пять процентов, а в
быстрых не более 20, в нашем слу-
чае будет равна 100 процентам. Все
это требует детальных исследований
процессов в данном диапазоне энер-
гий и соответствующих расчетов.
Наиболее вероятным топливом
новой ядерной энергетики будут
торий, уран-238 и отработавшее
ядерное топливо (ОЯТ), то есть ре-
сурсная база новой энергетики
практически неограниченна. При
использовании тория и природного
или обедненного урана не потребу-
ется никаких предварительных опе-
раций, необходимых при современ-
ных технологиях. Нет нужды в до-
рогостоящей промышленности по
обогащению урана.
Россия обладает колоссальными
запасами тория. Например, всего в
20 километрах от Сибирского хими-
ческого комбината (СХК, Северск,
ранее Томск-7) находится гигантское
месторождение. Рядом расположена
железная дорога, есть необходимая
производственная инфраструктура.
Поэтому российский торий будет
самым дешевым в мире. Разведанные
запасы грандиозны, их оценивают в
1,7 миллиона тонн.
Первый контур АЭС будет край-
не простым. Перезагрузок топлива
не потребуется. Кампания работы
реактора без перезагрузок может со-
ставить сто и более лет. Исчезнет не-
обходимость в дорогостоящей про-
мышленности по переработке ОЯТ.
Все необходимые технологии по
созданию высокоэкономичных уско-
рителей протонов и более тяжелых
ядер в принципе приведены в рабо-
тах, выполненных А. Богомоловым,
предложившим уникальный по
своим характеристикам ускоритель
на обратной волне.
Новая энергетика не будет про-
изводить «бомбовые» материалы и,
следовательно, найдет широкое при-
менение в мире. Тем самым будут
решены сложнейшие международ-
ные проблемы современности.
Но для того чтобы эта перспек-
тива стала реальностью, необходимы
всемирная мобилизация всех науч-
ных возможностей, сверхусилия для
реализации ядерно-релятивистских
технологий, создания и развития
безопасной, экологически чистой и
перспективной ториевой энергети-
ки. Не будем терять время.
ФИЗИКИ ЗРЯ ПОВЫШАЮТ ГРАДУС
Мир стремительно приближается к серьезному
энергетическому кризису. Запасы ископаемого топлива
могут иссякнуть к концу первой половины столетия,
а его сжигание приведет к необходимости связывать
и «сохранять» выпускаемый в атмосферу углекислый
газ для предотвращения фатальных изменений климата.
Альтернатива – ядерная энергетика.
На радиохимическом заводе ПО «Маяк» началась
переработка ОЯТ атомных подводных лодок.
Госкорпорация «Росатом» по программе «Ядер-
ная радиационная безопасность-2» планирует
до 2020 года утилизировать все списанные суда
технического обслуживания и плавбазы атомно-
го флота. Этой проблеме было уделено особое
внимание на общественном форуме-диалоге
«70 лет российскому атому. Национальный
интерес, экология, безопасность», который
проходил в прошлом году в Челябинске. Тог-
дашний глава госкорпорации Сергей Кириенко
констатировал, что утилизация списанных
подводных лодок завершается. В числе важных
проектов «обращения с атомным советским
наследием» он назвал создание на ПО «Маяк»
технологии и оборудования для переработки
уран-бериллиевого топлива АПЛ проекта 705
«Лира». В начале ноября после реконструкции
и модернизации на радиохимическом заводе
пущена в эксплуатацию третья технологическая
нитка по переработке отработавшего ядерного
топлива. Она получила расширенные возмож-
ности, позволяющие перерабатывать ОЯТ ВВЭР-
1000 и в пеналах. Это знаковое событие для
всей атомной отрасли, отметил представитель
предприятия. Подготовка к пуску, занявшая
около пяти лет, включала не только серьезную
модернизацию оборудования, но и разработку
уникальной технологии переработки ОЯТ,
отверждения радиоактивных отходов, обеспече-
ния всех процессов. «Только надежное определе-
ние количества бериллия в технологических сре-
дах и в получаемом высокорадиоактивном стекле
может гарантировать хорошие экологические
показатели процесса переработки и безопасности
на сотни и тысячи лет вперед», – отметил Евге-
ний Макаров, директор радиохимического завода
ПО «Маяк». Теперь третья технологическая нитка
универсальна. Она сможет перерабатывать не
только «классическое» топливо реакторов ВВЭР-
440 с зарубежных и российских АЭС, которое
и раньше многие годы брал на регенерацию
«Маяк», а еще и крупногабаритные сборки ВВЭР-
1000, многие другие виды ОЯТ.
Сергей БЕЛКОВСКИЙ,
корреспондент «ВПК» (Челябинск)
РУКОТВОРНОЕ
СОЛНЦЕ
ЕСТЬ КОМУ И «ЛИРУ»
ПЕРЕДАТЬ
msw.po-mayak.ru
phys.org
СО ЗНАНИЕМ ДЕЛА
