Китайские ученые приступили к завершающей установке реактора, рассчитанного на тысячелетнюю работу

Новости МирТесен

Ученые из Академии наук Китая начали завершающую стадию монтажа сверхпроводящих ускорителей частиц на передовой ядерной установке в провинции Гуандун. Эта разработка является значительным прогрессом в стремлении к созданию практически неограниченных источников чистой энергии и символизирует появление первого в мире реактора мегаваттного класса, использующего радиоактивные отходы в качестве топлива. Его запуск намечен на 2027 год.

Устройство под названием ускорительно-управляемая подкритическая система (ADS) разработано для решения двух ключевых задач, стоящих перед ядерной энергетикой: повышения безопасности и утилизации радиоактивных отходов с длительным периодом полураспада. По данным South China Morning Post, заместитель директора Института современной физики Китайской академии наук Хэ Юань заявил, что данная система позволяет использовать уран значительно эффективнее, чем традиционные реакторы – в сто раз. За счет преобразования долгоживущих радиоактивных изотопов в более короткоживущие и менее опасные, технология способна уменьшить период полураспада отходов более чем в тысячу раз. Специалисты полагают, что это может гарантировать человечеству устойчивый и экологически чистый источник энергии на ближайшие сто лет.

Функционирование системы базируется на переработке отходов в ценный ресурс. ADS – это гибридный реактор, сочетающий в себе ядерную установку и высокопроизводительный ускоритель частиц. В отличие от обычных реакторов, здесь применяется «подкритическая» схема, которая не может самостоятельно поддерживать цепную реакцию и нуждается во внешнем источнике нейтронов. Сверхпроводящие линейные ускорители доводят протонные пучки до скорости, составляющей 80% от скорости света, и фокусируют их на мишени из жидкого сплава свинца и висмута. В результате воздействия нейтронов на мишень создается интенсивный поток, который преобразует уран-238 (традиционно рассматриваемый как отходы) в плутоний-239, тем самым превращая «мусор» в пригодное для использования топливо. Также, благодаря конструкции, исключена возможность расплавления активной зоны: при прекращении подачи пучка от ускорителя реакция немедленно прекращается.

Несмотря на то, что разработки в области ADS ведутся с 1980-х годов, коммерческие установки такого типа пока не внедрены ни в одной стране мира. Китай начал собственные исследования в этой области в 2011 году, а в 2021 году успешно протестировал прототип, впервые достигнув мощности, пригодной для промышленной эксплуатации. Запуск мегаваттного проекта в городе Хуэйчжоу позволит Китаю занять передовые позиции в глобальном переходе к замкнутому ядерному топливному циклу. « Этот метод, получивший международное признание, представляет собой оптимальный способ производства ядерного топлива и утилизации отходов, что позволяет сделать атомную энергетику экологически чистым, безопасным и надёжным источником энергии », — по словам Хэ Юаня из газеты «Science and Technology Daily», об этом сообщает SCMP. Планируется завершить сборку основных ускорителей на сверхпроводящих технологиях к концу 2026 года, после чего в 2027 году система сможет функционировать в полном объеме.

В Соединенных Штатах также ведутся разработки, параллельные китайским. В Ускорительном центре Томаса Джефферсона, подведомственном Министерству энергетики США, ученые исследуют технологию спалляции, предполагающую направление протонов с высокой энергией на мишени из жидкой ртути. Образующийся при этом поток нейтронов дает возможность взаимодействия с долгоживущими изотопами. Целью американского подхода является производство электроэнергии без выбросов углерода и существенное уменьшение времени радиоактивной опасности отработанного ядерного топлива – с текущих 100 тысяч лет до 300 лет.