Мир нуждается в атомной энергии: на подходе более безопасные и компактные реакторы
Усиливающийся контроль за немыслимыми объемами выбросов оксида углерода, образующегося в результате неполного сгорания ископаемого топлива, требует активного использования альтернативных источников энергии. В этом отношении ни солнечные, ни ветровые, ни речные электростанции не могут по эффективности затрат конкурировать с атомной энергетикой. Однако ее развитие сильно затормозилось в конце прошлого века из-за ряда крупных аварий и риска тяжелых экологических последствий. Но благодаря развитию технологий опасность может быть значительно уменьшена.
Коммерческие реакторы десятилетиями использовали в качестве топлива маленькие гранулы диоксида урана, уложенные внутри длинных цилиндрических стержней из сплава циркония. Цирконий позволяет нейтронам, образующимся в результате деления атомов, легко проходить сквозь стержни, погруженные в воду внутри активной зоны реактора, обеспечивая самоподдерживающуюся тепловую ядерную реакцию.
Но если цирконий перегревается, он вступает в реакцию с водой и производит водород, который может привести ко взрыву. Этот сценарий послужил причиной двух из трех самых тяжелых аварий на реакторах в мире: потенциальный взрыв и частичное плавление в 1979 году на Три-Майл-Айленд в США, а также взрывы и выброс радиации на Фукусиме-1 в Японии в 2011 году. Чернобыльская авария 1986 года произошла по причине неправильной конструкции и эксплуатации реактора.
Такие производители, как Westinghouse Electric Company и Framatome, ускоряют разработку так называемого аварийно-выносливого топлива, которое с меньшей вероятностью перегревается, а при наступлении этого состояния почти не будет выделять водород. В некоторых вариантах циркониевая оболочка имеет покрытие, чтобы минимизировать реакции. В других цирконий и даже диоксид урана заменены другими материалами.
Преимуществом данных технологий является возможность модернизации существующих реакторов при сравнительно небольшом вмешательстве. Поэтому они могут быть введены в эксплуатацию в течение следующего десятилетия, если результаты проводящегося ныне тестирования внутри ядра реактора окажутся успешными и удовлетворят надзирающие органы. Сообщается также, что новые виды топлива позволят станциям работать более эффективно и сделают атомную энергетику еще более конкурентоспособной, что немаловажно, учитывая все более активное освоение возобновляемых источников энергии.
Развитие атомной энергетики в США сильно затормозилось, в России и вовсе сложно назвать индустриальную отрасль, которая после раздела СССР не претерпела бы тяжелый спад. Тем не менее, сегодня именно Россия является одной из ведущих стран в области атомной энергетики, ведя агрессивное соревнование с Китаем. Подобные разработки могли бы быть востребованы этими странами.
Россия внедряет иные меры безопасности. Последние построенные государственной компанией "Росатом" станции внутри страны и за рубежом имеют усовершенствованные пассивные системы безопасности, которые могут подавлять перегрев, даже когда станция обесточена и охлаждающая жидкость не может активно циркулировать. Westinghouse и другие компании тоже встраивают функции пассивной безопасности в свои обновленные проекты. Производители также экспериментируют с моделями четвертого поколения, в которых вместо воды используется жидкий натрий или расплавленная соль для передачи тепла от деления атомов, что исключает возможность избыточного выделения водорода. Как сообщается, Китай намерен в этом году подключить к своей энергосистеме испытательный реактор с гелиевым охлаждением.
В США недостаток постоянного глубокого геологического хранилища отработанного ядерного топлива долгое время тормозило развитие отрасли. Но политические настроения могут меняться. Весной этого года внезапно более дюжины законодателей США предложили меры по возобновлению лицензирования хранилища ядерных отходов в горе Юкка в Неваде, сооруженного в 1987 году. Тем временем сенатор от Аляски Лиза Мурковски (Lisa Murkowski) выступает за разработку малогабаритных модульных реакторов в Национальной лаборатории штата Айдахо. Росатом тоже производит небольшие реакторы, которые могут транспортироваться, использоваться на ледоколах или подводных лодках. Ряд западных государств заключила предварительную сделку с NuScale Power в Орегоне на производство дюжины модульных реакторов. Улучшенное топливо и развитие направления компактных реакторов могут сыграть большую роль в возрождении атомной энергетики.
