Сравниваем ядерные реакторы

Рейтинг:   / 4

Подробности

Родительская категория: Зона отчуждения

Категория: Наука

В целом разработка реактора — чрезвычайно сложный вопрос, связанный с политическими соображениями, национальной гордостью, а также с состоянием науки и техники. Однако здесь существует несколько простых причин трудностей развития атомной энергетики, которые легко понять и которые имеют важное значение. Графитовые реакторы с охлаждением двуокисью углерода с успехом эксплуатировались в Великобритании на протяжении многих лет и уже оценены по достоинствам. Однако сегодня они вышли из употребления и не являются серьезными конкурентами более современным реакторам, созданы  в США и Канаде - двух основных странах, соперничающих за зарубежные рынки сбыта .
Защитники реакторов, охлаждаемых легкой (обычной) водой широко распространенных в США, указывают на привлекательность этих установок с экономической точки зрения. Они стоят меньше при монтаже, что служит важным моментом, когда вклад капитала в дело выше номинальной стоимости. Если прежде всего речь идет о производстве дешевой электроэнергии, тогда данные реакторы всегда будут иметь преимущества над реакторами с замедлителем на тяжелой воде, производимыми в Канаде. Однако есть и другие причины, которые тоже надо рассматривать. Поскольку американские реакторы не могут работать на природном уране, их топливо следует искусственно обогащать ²³⁵U. В связи с этим любая страна, купившая подобный реактор, должна также иметь долгосрочный договор на поставку обогащенного урана, который означает, что США контролирует использование реактора на все время в будущем. На самом деле данная ситуация вряд ли будет сохраняться так долго, поскольку и другие страны, имеющие ядерную промышленность, готовы торговать обогащенным топливом.
Канадский реактор разработан специально для промышленного производства энергии и замедлителем в нем служит тяжелая вода. Поэтому он может работать на природном уране: и любая страна, купившая реактор, данного типа, не зависит от США в плане долгосрочной поставки обогащенного топлива. Разумеется, они дороже в изготовлении, отчасти из-за высокой стоимости тяжелой воды, отчасти, из-за того, что их размер в 6 - 7 раз превышает размер американских реакторов, охлаждаемых легкой водой и по существу представляющих собой измененные варианты ядерных установок, задуманных первоначально для подводных лодок и авианосцев. Однако их изготовители заявляют, что через 5 лет реакторы станут даже дешевле в обслуживании, чем американские, в связи с применением более дешевого топлива и к тому же распадающегося более полно. В итоге эти реакторы на каждый килограмм «сожженного» урана дадут приблизительно в 2 раза больше электроэнергии. Реактор, работающий на тяжелой воде, имеет также больше возможностей для эффективного производства плутония — вещества, используемого для создания атомной бомбы или для обогащения топлива. Следовательно, канадский реактор — хорошая возможность для любой страны не только производить дешевое электричество, но также и присоединиться к атомным державам. Это именно тот путь, которым воспользовалась Индия, чтобы изготовить свою первую атомную бомбу в начале 70-х годов к огромному замешательству правительства Канады, великодушно поставившему несколько реакторов типа CANDU в рамках программы помощи.
Неприятная особенность реактора CANDU состоит в повышенном образовании радиоактивного трития. Его образуется приблизительно в 1000 раз больше, чем в реакторе, охлаждаемом обычной водой. Тритий накапливается в тяжеловодном замедлителе. Типичный реактор может содержать около 1 кг трития, что представляет собой очень небольшую часть от общего объема многих тысяч литров циркулирующей тяжелой воды. Поэтому вначале считали, что он не играет особой роли, и данный факт игнорировали. Однако на практике это создало дополнительную опасность для рабочих, находящихся вблизи реактора, которая достигла такого уровня, что время пребывания рабочих в определенных зонах, по-видимому, надо было ограничивать. В связи с указанным обстоятельством стали применять сепаратор, непрерывно удаляющий тритий из циркулирующей в реакторе тяжелой воды. Все это создало дополнительные сложности и удорожило реакторы. Но они продолжают вызывать интерес среди специалистов, занятых в области ядерного синтеза, потому что, если когда-нибудь в будущем способ получения электроэнергии на основе синтеза ядер станет применяться на практике, тогда выделение радиоактивного трития создает главную опасность для населения. Установки ядерного синтеза будут содержать по крайней мере столько же трития, как и реактор CANDU, поэтому методы отделения и обработки больших количеств трития, разрабатываемые канадскими учеными, представляют крайний интерес для исследователей ядерного синтеза во всем мире.