Китай создаёт «вечный» реактор: ядерные отходы станут топливом
Учёные из Академии наук Китая вышли на завершающую стадию сборки уникальных сверхпроводящих ускорителей частиц для нового ядерного объекта в провинции Гуандун. Этот амбициозный проект является гигантским скачком к получению практически неисчерпаемой экологически чистой энергии. Он ознаменует появление первого в мире реактора мегаваттного класса, работающего на отходах, чей запуск намечен на 2027 год.
Технология, именуемая ускорительно-управляемой подкритической системой (ADS), призвана решить две ключевые проблемы атомной энергетики: вопросы безопасности и утилизации долгоживущих радиоактивных отходов.
Как передаёт South China Morning Post со ссылкой на заместителя директора Института современной физики при CAS Хэ Юаня, новая установка позволяет расходовать уран в сто раз эффективнее по сравнению с обычными реакторами. Благодаря процессу трансмутации, превращающему долгоживущие изотопы в короткоживущие и менее опасные, технология способна сократить период полураспада отходов более чем в тысячу раз. По оценкам специалистов, это может дать человечеству стабильный «зелёный» источник энергии на ближайшую тысячу лет.
Принцип работы: от мусора к топливу
Действие системы основано на превращении отходов в ценный ресурс. ADS представляет собой гибридный реактор, сочетающий ядерную установку с мощнейшим ускорителем частиц. В отличие от традиционных реакторов, здесь используется «подкритическая» система, которая не может самостоятельно поддерживать цепную реакцию и нуждается во внешнем источнике нейтронов.
Сверхпроводящие линейные ускорители разгоняют пучки протонов до 80% скорости света и направляют их на мишень из жидкого сплава свинца и висмута. В результате бомбардировки возникает мощнейший поток нейтронов, который преобразует уран-238 (обычно считающийся отходом) в плутоний-239, превращая таким образом «мусор» в пригодное топливо. Кроме того, сама конструкция физически исключает риск расплавления активной зоны: без постоянной подачи пучка от ускорителя реакция мгновенно прекращается.
Гонка технологий будущего
Хотя концепция ADS существует с 1980-х годов, коммерческих версий подобных реакторов в мире до сих пор не создано. Китай начал собственные изыскания в 2011 году, а в 2021-м успешно испытал прототип, впервые достигнув мощности, необходимой для промышленного применения. Ввод в строй мегаваттного проекта в городе Хуэйчжоу позволит Китаю занять лидирующие позиции в мировом переходе к «замкнутому» ядерному топливному циклу.
Завершение монтажа ключевых сверхпроводящих ускорителей ожидается к концу 2026 года, что откроет путь к полноценной эксплуатации системы в 2027 году. Параллельно с китайскими разработками аналогичные исследования ведутся и в США. В Ускорительном центре Томаса Джефферсона Министерства энергетики США специалисты работают над технологией «распыления» (спаллации), при которой протоны высокой энергии направляются на мишени из жидкой ртути.
Высвобождающийся при этом поток нейтронов также позволяет взаимодействовать с долгоживущими изотопами. Американский подход нацелен на получение безуглеродного электричества и одновременное радикальное сокращение периода радиоактивной опасности отработанного топлива: с нынешних 100 тысяч лет до всего лишь 300 лет.
Считаете ли вы, что такие технологии, как реактор ADS, действительно способны решить проблему ядерных отходов и стать основой энергетики будущего, или это слишком рискованно и оптимистично?
