Ториевый реактор: Китай открывает новую эру ядерной энергетики

Китай совершил настоящий прорыв в ядерной энергетике. 8 апреля 2025 года на закрытом заседании Китайской академии наук было объявлено о запуске первого в мире действующего ториевого реактора на расплавленной соли. Этот экспериментальный блок мощностью 2 мегаватта стал важной вехой в развитии чистой и безопасной энергии.

Реактор расположен в уезде Миньцинь города Увэй провинции Ганьсу. Это фактически экспериментальный реактор, так как его мощность весьма незначительна. 2 мегаватта — это мощность одного морского ошфорного ветрогенератора. Для сравнения, мощность Чернобыльской АЭС — 4000 мегаватт, Братской ГЭС — 4500 мегаватт.

Как работает ториевый реактор?

Традиционные ядерные реакторы работают на уране или плутонии, которые расщепляются, выделяя тепло для производства электроэнергии. Ториевый реактор использует другой вид топлива. Его основа — торий-232, металл, который в природе встречается гораздо чаще, чем уран. Однако торий сам по себе не может поддерживать ядерную реакцию. В реакторе он поглощает нейтроны и превращается в уран-233, который уже способен расщепляться, выделяя энергию.

Ключевой особенностью китайского реактора является использование расплавленной соли. В отличие от классических реакторов, где топливо заключено в твердые стержни, а вода под высоким давлением служит охладителем, здесь топливо растворено в жидкой соли. Эта соль одновременно выполняет три функции: она переносит тепло, охлаждает реактор и служит средой для ядерной реакции. Такая конструкция работает при атмосферном давлении, что снижает риск аварий, связанных с высоким давлением. Кроме того, если реактор перегреется, соль может быть автоматически слита в специальный резервуар, где реакция прекратится. Это делает систему исключительно безопасной.

Еще одно преимущество — возможность перезагрузки топлива без остановки реактора. В июне 2024 года китайские ученые довели реактор до полной мощности, а уже через четыре месяца успешно заменили топливо, не прерывая его работу. Это уникальное достижение, которое демонстрирует гибкость и надежность технологии.

Почему торий, а не уран?

Торий обладает рядом преимуществ перед ураном. Во-первых, его запасы в земной коре в три-четыре раза превышают запасы урана. Торий добывают как побочный продукт при извлечении редкоземельных элементов из монацитовых песков, что делает его доступным и дешевым ресурсом. Во-вторых, торий производит меньше долгоживущих радиоактивных отходов. В отличие от урановых реакторов, которые оставляют после себя плутоний и другие опасные материалы с периодом полураспада в тысячи лет, отходы ториевого цикла менее радиоактивны и быстрее распадаются.

Кроме того, торий сложнее использовать для создания ядерного оружия. Это делает технологию более безопасной с точки зрения глобальной безопасности.

Наконец, ториевые реакторы спроектированы так, чтобы минимизировать риск аварий, подобных чернобыльской или фукусимской. Их конструкция исключает возможность расплавления активной зоны, а низкое давление в системе снижает вероятность взрывов.

Однако у тория есть и свои проблемы. Например, для запуска реакции нужен дополнительный источник нейтронов или расщепляющийся материал, такой как уран-235 или плутоний-239. Кроме того, процесс превращения тория-232 в уран-233 занимает время, что требует тщательной настройки реактора. Еще одна проблема — радиация, связанная с побочными продуктами, такими как уран-232, который усложняет переработку топлива. Несмотря на эти трудности, китайские ученые смогли адаптировать технологию и довести ее до практической реализации.

Уроки США

Китайский проект не возник на пустом месте. В 1960-х годах в США проводились эксперименты с реактором на расплавленной ториевой соли. Американский ученый Элвин Вайнберг, один из пионеров ядерной энергетики, был убежден, что ториевые реакторы — это будущее. Его команда построила и успешно протестировала экспериментальный реактор на расплавленной соли, который работал с 1965 по 1969 год. Однако проект был закрыт из-за приоритета урановых технологий, которые лучше подходили для военных целей, таких как производство плутония.

После рассекречивания данных об американских исследованиях в 2000-х годах Китай взял их за основу. Ученые из Шанхайского института прикладной физики под руководством Сюй Хунцзе усовершенствовали технологию, адаптировав ее к современным требованиям. Сегодня Китай лидирует в этой области, но интерес к ториевым реакторам растет и в других странах.

Хотя Китай стал первой страной, запустившей действующий ториевый реактор, другие государства и компании также проявляют интерес к этой технологии. В Индии, где запасы тория огромны, с 1980-х годов ведутся исследования в рамках программы по созданию ториевых реакторов. Индийские ученые работают над реактором на быстрых нейтронах, который использует торий в сочетании с ураном или плутонием. В 2023 году Индия объявила о планах построить прототип ториевого реактора к 2035 году.

В Европе компания Thorizon из Нидерландов разрабатывает модульный ториевый реактор на расплавленной соли, который может быть развернут для локального энергоснабжения. В США стартап Flibe Energy работает над аналогичной технологией, вдохновленной экспериментами Ок-Риджа. Канадская компания Terrestrial Energy исследует реакторы на расплавленной соли, которые могут использовать как торий, так и уран. Все эти проекты пока находятся на стадии исследований или прототипов, но они подтверждают глобальный интерес к торию как топливу будущего.

Ториевые реакторы привлекают внимание благодаря их потенциалу в декарбонизации. Например, Китай планирует использовать эту технологию не только для энергетики, но и для создания грузовых судов с ядерными двигателями. Такие суда могли бы значительно сократить выбросы углекислого газа в морском транспорте, который отвечает за около 3% глобальных выбросов.

Будущее ториевых технологий

Китай не собирается останавливаться на достигнутом. В дополнение к действующему реактору мощностью 2 мегаватта строится более мощный блок на 10 мегаватт, который должен начать работу к 2030 году. Этот реактор станет прототипом для коммерческих установок, которые могут изменить энергетический ландшафт. По словам Сюй Хунцзе, ториевые реакторы идеально подходят для стран, стремящихся к устойчивому развитию и снижению зависимости от ископаемого топлива.

Однако путь к широкому внедрению технологии не будет простым. Необходимы дополнительные исследования для оптимизации топливного цикла и удешевления производства. Кроме того, международное сообщество должно разработать стандарты и правила для эксплуатации ториевых реакторов, чтобы обеспечить их безопасность и экологичность.

Ториевые реакторы могут стать ключом к решению энергетических проблем XXI века. Они обещают условно чистую, безопасную и доступную энергию, которая поможет человечеству справиться с изменением климата и сократить зависимость от ископаемого топлива.

#аэс #технологии