Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас - Стивен Котлер

Еще одна решаемая новыми реакторами проблема – угроза распространения ядерного оружия. Интегральный быстрый реактор построен так, что попавшее внутрь топливо выходит наружу исключительно в форме электроэнергии. То, что располагается внутри (если предположить, что террористы захватят атомную станцию), находится в слишком «горячем» состоянии, поэтому главным результатом попытки извлечь из реактора его содержимое станет гибель самих террористов. А отходов у этого реактора значительно меньше, чем у теплового (если тепловой реактор номинальной мощностью 1000 мегаватт оставляет после себя 25 тонн отработавшего топлива в год, то масса отходов быстрого реактора такой же мощности едва достигает одной тонны). Кроме того, эти отходы не содержат веществ, пригодных для создания атомного оружия, сохраняют радиоактивные свойства лишь несколько сотен лет и имеют форму твердого вещества – нечто вроде стеклянных кирпичей, – поэтому даже при разрушении реактора они не могут проникнуть в грунтовые воды.

Все это объясняет, почему в 2002 году Министерство энергетики США выступило инициатором самого масштабного исследования существующих конструктивных вариантов ядерных реакторов, в ходе которого 250 ученым было предложено оценить по двадцати семи критериям 19 имеющихся вариантов. По этой же причине профессор Колумбийского университета и директор Института космических исследований имени Годдарда Джеймс Хансен – которого часто называют первым человеком, забившим в набат по поводу глобального потепления, – включает интегральные быстрые реакторы в первую пятерку самых неотложных дел, которые мы должны сделать, чтобы предотвратить климатическую катастрофу. За разработку быстрых реакторов активно взялись Китай и Индия (первый такой реактор в Китае начал вырабатывать электричество уже в 2011 году). По словам Тома Блиса, «даже те люди, которые слышать не хотят об атомной энергетике, сразу меняют свою точку зрения, когда узнают о достоинствах интегрального быстрого реактора».

Кроме интегральных быстрых реакторов, есть еще две привлекающие внимание технологии ядерных реакторов: фторидно-ториевые реакторы и малые модульные реакторы.

Ториевые реакторы появились как ответ на вопрос, интересовавший командование ВВС еще в 1940-е годы: можно ли использовать атомную энергию для создания бомбардировщиков, которые могли бы летать сколь угодно долго, не нуждаясь в дозаправке? Ответ в основе своей был положительный, но вскоре пришло время межконтинентальных баллистических ракет, и вопрос утратил свою актуальность. Однако прежде, чем это произошло, несколько научно-исследовательских центров успели поработать над данной проблемой, и ведущую роль в данном процессе играла Национальная лаборатория Ок-Ридж, где даже построили прототип ториевого реактора, который был запущен в 1954 году и проработал 100 часов без перерыва, прежде чем его заглушили.

Программа была закрыта, но идея сохранилась. Жизнь в ней теплилась благодаря нескольким ученым из Ок-Риджа, которые продолжали проводить исследования. В последнее время эти исследования активизировались, в первую очередь потому, что ториевый реактор имеет ряд преимуществ перед урановым.

Торий является умеренно радиоактивным элементом, и распространен он значительно шире, нежели уран. Поскольку доступные запасы урана отнюдь не бесконечны (некоторые эксперты предсказывают, что основные источники уранового топлива иссякнут уже лет через сто); это хорошая новость. Еще более важным фактором является значительно бо́льшая экономичность ториевых реакторов. В стандартном тепловом реакторе сжигается 250 тонн урана для выработки одного гигаватт-года электроэнергии. Фторидно-ториевому реактору для выработки такого же количества энергии требуется лишь тонна топлива. А если меньше топлива, меньше и отходов. Причем намного меньше. Количество отходов в ториевом реакторе составляет лишь 1 процент от объема отходов обычного легководного реактора, да и «отходами» их можно назвать лишь условно, поскольку они представляют собой целую коллекцию ценнейших элементов вроде родия.

Наконец, технология фторидно-ториевых реакторов позволяет непрерывно добавлять топливо, благодаря чему его не приходится останавливать. Это делает реактор, с одной стороны, чрезвычайно эффективным экономически, а с другой – совершенно неприступным для террористов, которым вздумалось бы похитить отработавшее ядерное топливо. Такое сочетание безопасности и эффективности может открыть этому типу реакторов путь на сборочный конвейер, чтобы он занял в мире ядерной энергетики примерно то же место, какое в свое время занимал в автомобилестроении «форд» модели T. «Чтобы остановить глобальное потепление, – говорит Кирк Соренсен, главный технолог фонда “Энергия из тория”, – нам нужны тысячи таких реакторов по всему миру; в настоящее время у нас их сотни. От изобретения фторидно-ториевого реактора до построения первого работающего прототипа прошло три года. Но это 50 лет назад, а с тех пор мы много чему научились».

Именно в этом заключаются причины неуклонного роста числа стран, которые всерьез занимаются разработкой ториевых программ. Индия, располагающая большими запасами тория, планирует генерировать из этого химического элемента 25 процентов электроэнергии. У Китая в этом плане еще более амбициозные планы. В этой стране огромный коллектив из 750 человек трудится над созданием первого ториевого реактора, запустить который планируется в конце 2015 года. В США компания TerraPower, основанная бывшим техническим директором Microsoft Натаном Мирвольдом, которого финансово поддерживает Билл Гейтс, работает над созданием реактора на бегущей волне, который часто называют самым пассивным из быстрых реакторов-размножителей. Прототип этого реактора, работающий на тории и уране, должен быть построен к 2020 году.

Еще одна технология, достойная внимания, – малые модульные реакторы. Эти «малыши» имеют мощность от 45 до 300 мегаватт (для сравнения: самый маленький из функционирующих ныне тепловых реакторов имеет мощность 500 мегаватт) и собираются из модулей, которые изготавливаются на заводе, а затем переправляются на место установки железнодорожным транспортом и после сборки полностью готовы к использованию. После запуска они могут работать многие годы, не нуждаясь ни в каком обслуживании. В этой новой нише мы замечаем как известную компанию Toshiba и Ливер-морскую национальную лабораторию имени Лоуренса, так и новых для атомной энергетики игроков: компанию Hyperion Power Generation из Нью-Мексико и NuScale Power, базирующуюся в Орегоне.

В тех местах, где не хватает пресной воды, эти мини-реакторы могут использоваться на опреснительных заводах; в труднодоступных местностях малые модульные реакторы могли бы избавить от необходимости возить грузовиками бочки с дизтопливом для генераторов. Интересны они и как источник электроэнергии для удаленных предприятий горнодобывающей промышленности (например, в настоящее время при добыче из битуминозных песков нефти для выработки электроэнергии расходуется едва ли не больше, чем добывается), и как вспомогательный источник энергии при солнечных или ветровых электростанциях, и даже – разумеется, в весьма отдаленной перспективе – как генераторы водорода.

При всем том компания Toshiba – в порядке пилотного проекта – на протяжении пяти лет безуспешно пыталась убедить власти городка Галина, штат Аляска, безвозмездно использовать в целях электроснабжения их малый модульный реактор («абсолютно безопасный, маленький и простой»). Как говорит Джим Риччо из Гринпис, «что хорошего можно сказать о технологиях, которые даже даром никому не нужны?». Комиссия по ядерному надзору, со своей стороны, заявила, что не будет принимать к рассмотрению заявки потенциальных изготовителей малых модульных реакторов, пока они не заручатся сотрудничеством с коммунальными компаниями на местах, и желающих до сих пор не нашлось.

Президент Барак Обама всегда вроде бы поддерживал атомную энергетику, но это не помешало ему назвать Комиссию по ядерному надзору «устаревшим ведомством, ставшим заложником той индустрии, которую оно призвано регулировать, и явно нуждающимся в перестройке». Это не предвещает ничего хорошего для новых ядерных технологий, поскольку прежде, чем они смогут применяться на практике, всем им необходимо получить одобрение комиссии. А если Обама действительно планирует перестраивать это ведомство, которое, по некоторым свидетельствам, сильно недоукомплектовано, рассмотрения и одобрения новых технологий, похоже, придется ждать очень и очень долго.

В связи с этим возникает последний вопрос: каковы реальные перспективы этих захватывающих дух новых технологий? Приходится признать, что они отнюдь не радужные. Более того, несмотря на достигнутый в последнее время значительный прогресс, из-за аварии, постигшей японскую АЭС «Фукусима» вследствие землетрясения и цунами, многие страны вновь пересматривают свое отношение к атомной энергетике. Сама Япония закрыла 48 энергоблоков. Германия прекратила попытки стать лидером атомной энергетики. И эксперты снова стали предсказывать закат этой индустрии.