Атом зеленеет: японцы создадут самый безвредный в мире ядерный реактор
Японская компания Hitachi совместно с учеными из Массачусетского технологического института, Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли приступила к работе над первым в мире реактором, который в качестве топлива будет использовать трансурановые ядерные отходы. В результате переработки будет оставаться лишь небольшая часть быстроразлагающихся радиоактивных элементов.
Ядерная энергия всегда вызывала немало споров. С одной стороны - это многочисленные катастрофы, человеческие жертвы и радиоактивные отходы, с другой - очевидная экономическая выгода. Сегодня в мире на атомных электростанциях действуют порядка 450 блоков, и большинство стран не собираются сворачивать свои ядерные программы. Остается лишь искать способы, чтобы свести до минимума связанные с ними риски. Одна из главных проблем - переработка и утилизация ядерных отходов.
Ядерные отходы делят на три основных типа: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Низкоактивные - продукты деятельности научных центров, в которых они используются для проведения различных химических тестов. Радиоактивность низкоактивных отходов быстро улетучивается (обычно в считанные дни или несколько недель), и от такого материала уже можно избавиться, как от обычного мусора.
Гораздо сложнее с высокоактивными отходами - отработанным радиоактивным топливом АЭС или используемым в создании ядерного оружия материалом. К примеру, С 2003 США накопили около 49 тысяч метрических тонн такого "мусора" - его количество смогло бы покрыть огромное футбольное поле высотой более трех метров. Американское Министерство энергетики прогнозирует, что количество ядерного отработанного топлива в стране к 2035 году достигнет 105 тысяч метрических тонн.
Самая большая проблема с утилизацией радиоактивных элементов урана и плутония, у которых чрезвычайно долгий период распада. К примеру распад плутония равен 24 тысячам лет, время распада других элементов - около 100 тысяч лет, и более. Проблема утилизации ядерных отходов существует со времен первых АЭС, но до сих пор она не решена. Мировые ученые предложили несколько возможных вариантов: транспортировка ядерных отходов в космос, хранение их глубоко под землей в устойчивых геологических формированиях (самая безопасная технология), складирование на удаленном острове или в полярных районах земли. Но каждый из этих способов имеет свои весомые минусы: либо он небезопасен, либо слишком затратный.
И вот, похоже, японская компания Hitachi нашла оптимальное решение. Ее специалисты, после многолетних экспериментов, разработали реакторы нового поколения, которые в качестве топлива будут использовать низкоуровневые трансурановые элементы. По словам старшего вице-президента по направлению АЭС компании GE-Hitachi Nuclear Energy Дэнни Родерика, если идея воплотится в реальность, то после переработки ядерных отходов будут оставаться лишь высокоуровневые элементы с относительно быстрым периодом полураспада.
На самом деле, идея создания "безотходного" реактора не нова - некоторые современные установки уже используют радиоактивные отходы в качестве топлива. Однако ноу-хау Hitachi состоит в том, что компания построит реактор нового поколения - кипящего типа с возобновляемым топливным источником (Resource-Renewable Boiling Water Reactor, RBWR).
Реакторы на кипящей воде - весьма перспективные установки. Урановое топливо, используемое на атомных электростанциях, содержит вреднейшие радиоактивные трансурановые элементы. Согласно оценкам специалистов, период их полураспада составляет как минимум 100 тысяч лет. А если удалить такие элементы из отработанного ядерного топлива, то период полураспада остальных радиоактивных отходов может быть сокращен до нескольких сотен лет. По этой причине ученые всего мира проводят исследования и разработки для переориентации ядерных реакторов на атомное деление трансурановых отходов.
В качестве решения этой проблемы компания Hitachi и предложила ядерные реакторы на кипящей воде. Наряду с ураном они используют трансурановые элементы, выделенные из отработанного топлива и специальным образом обработанные.
В настоящее время Hitachi и ее партнеры разрабатывают новые тепловыделяющие элементы, которые можно было бы интегрировать в реакторы кипящего типа и повторно использовать радиоактивные отходы вместе с тем же ураном для выработки энергии. Это не только сократит себестоимость строительства таких реакторов, но и значительно уменьшит время распада радиоактивных элементов отработавшего ядерного топлива.
По словам Дэнни Родерика, проводимые ныне работы помогут оценить эффективность и безопасность реакторов RBWR, которые в настоящее время разрабатываются в одном из подразделений Hitachi GE Nuclear Energy Ltd. Кроме того, Hitachi вместе с учеными из Массачусетского технологического института, Мичиганского, Калифорнийского университетов и учеными Беркли планирует изучить возможность практического тестирования новых технологий.
Нынешние разработки являются частью большой программы Hitachi по развитию "зеленой" атомной энергетики. До конца сентября компания планирует также открыть новую базу для научных исследований в Великобритании - Европейский ядерный научный центр (ENRC). Его задачей станет разработка и внедрение безопасных и эффективных технологий использования атомной энергии в Европе.