Макаров Искандер : другие произведения.

Атом и термояд: дополнение к "Теореме о неизбежности ядерной войны"

"Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:


 Ваша оценка:

Техническое замечание к "Теореме о неизбежности ядерной войны"*.

Как уже было сказано, условием хотя бы отсутствия регресса в энергетике (и, следовательно, вообще в развитии цивилизации) является переход к преимущественно атомной генерации электроэнергии. 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 девяноста девяти процентов). Топлива для АЭС тогда в мире оказывается в сто пятьдесят раз больше, а радиоактивных отходов на единицу выработанной энергии - в сто пятьдесят раз меньше, чем в случае с традиционной атомной энергетикой.

Если точнее, реактор на быстрых нейтронах 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, то есть, условно говоря, сгорание одного килограмма плутония позволяет превратить в плутоний больше одного килограмма урана. Аналогичным образом можно превратить пассивный в ядерно-энергетическом смысле торий-232 в активный уран-233. А тория-232 в мире - ещё в три-четыре раза больше, чем урана-238.

Казалось бы - всё здорово. Но... В реальности темпы воспроизводства топлива в реакторе не столь уж и велики: 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 получится. Начинать нужно как можно раньше (а пока в мировой энергетике - только один работающий реактор на быстрых нейтронах), и всё равно долгое время неатомная генерация будет играть огромную роль.

Так, может, ну его вообще - этот атом? Может быть, в поисках "энергетики будущего" тогда на термоядерную энергию ставку сделать? Понятно, что эти технологии пока не освоены, но ведь и не сказать, чтобы мы так уж изо всех сил пытались этого добиться. Ускорить исследования в этом направлении вполне возможно. В любом случае, 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

То есть в ходе реакции 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. Сначала речь будет идти только о воспроизведении в контролируемом виде простейшей реакции - дейтерий-тритиевой. И тут ожидать 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 в реакции выделяется 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, станут использоваться в реакторах на быстрых нейтронах обычного типа. В общем, "наши достоинства - продолжения наших недостатков". Строго говоря, единственная разновидность действительно работающих термоядерных устройств - водородные бомбы - на самом деле как раз гибридный характер имеет: при термоядерном взрыве половина энергии обычно выделяется именно при распаде урана, а вовсе не в реакции синтеза. "Гибридный" термоядерный реактор придуман в соответствии с той же идеологией.

Потом, наверное, дело дойдёт и до сакраментального лёгкого гелия - но пока до этого далековато.

Так вот это я всё к чему пишу? К тому, что интегрировать термоядерные реакторы первого поколения - дейтерий-тритиевые - в реально существующую энергосистему проще всего будет в том случае, если она окажется 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. То есть без радикального обновления атомной энергетики, без перевода её на "быстрые" технологии, ни атомные, ни термоядерные электростанции не смогут стать конкурентами угольным ТЭЦ, и миру в этом случае предстоит неизбежный откат в "угольную" эпоху.

Кажется, у Бога действительно не остаётся выбора...**

* Макаров И. Теорема о неизбежности ядерной войны. http://samlib.ru/m/makarow_iskander/teoremaoneizbezhnostijadernojwojny.shtml

** Макаров И. Теорема о неизбежности ядерной войны. http://samlib.ru/m/makarow_iskander/teoremaoneizbezhnostijadernojwojny.shtml


 Ваша оценка:

Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Пленница чужого мира" О.Копылова "Невеста звездного принца" А.Позин "Меч Тамерлана.Крестьянский сын,дворянская дочь"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"