Техника - молодёжи 1991-11, страница 13

ми на долговременное хранение РАО в контролируемых условиях. Пока для такого сопоставления нет достаточных данных; их можно получить лишь на последующих стадиях разработок. Да и все предыдущие оценки эффективности, конечно, сугубо предварительные.

Так или иначе, в разных научных центрах страны уже рассматриваются варианты установок, в принципе пригодных для трансмутации. Во-первых, источниками нейтронов могут стать ядерные реакторы —как «готовые», так и специально спроектированные. Последним даже дано особое название—барнер-реакторы, то есть реакторы-дожигатели (от английского «burn» —сжигать).

Например, в ИТЭФ проведены физические расчеты и обоснована возможность трансмутации актиноидов и ряда продуктов деления в тяжеловодном барнер-реакторе (где и замедлителем и теплоносителем служит тяжелая вода). При необходимом уровне безопасности и приемлемых экономических показателях он позволяет создать больший облучательный объем для размещения мишеней, чем во-до-водяной. Дело в том, что обычная вода поглощает нейтроны сильнее, чем тяжелая, и по количеству ее требуется меньше. Соответственно малым будет и объем для облучаемых мишеней.

Сотрудники Физико-энергетического института в Обнинске изучают перспективы трансмутации в разработанном ранее энергетическом реакторе на быстрых нейтронах БН-800 (его собираются установить на Южно-Уральской АЭС под Челябинском). Там же проектируется и специализированный барнер-реактор на быстрых нейтронах—того же типа, что и уже эксплуатируемые на Шевченковской и Белоярской АЭС, БН-350 и БН-600.

В Научно-исследовательском и конструкторском институте энерготехники (НИКИЭТ) прорабатывают вариант ядерной трансмутации актиноидов в оригинальном реакторе на быстрых нейтронах, где топливом служат расплавленные соли, причем в их состав включаются и сами уничтожаемые отходы.

Один «быстрый» барнер-реактор, так же как и тяжеловодный,

может сжигать актиноиды по крайней мере от 23 энергетических реакторов ВВЭР-1000. Расчеты показывают, что по критерию энергетической эффективности трансмутация актиноидов вполне приемлема. Окончательный выбор типа ядерной установки, видимо, определится из экономических соображений.

Правда, что касается барнеров, пока остается открытым важный вопрос об их безопасности. Он будет тщательно изучаться по мере разработки конкретных проектов.

Стремление к максимальной безопасности во многом стимулировало поиск альтернативных высокоинтенсивных источников нейтронов. Одно из возможных решений предложено опять-таки в ИТЭФ. Это линейный ускоритель протонов с энергией 1,5 ГэВ и током 0,3 А, облучающий «промежуточную» мишень (например, из расплавленного свинца). Из нее и выбиваются необходимые нейтроны. Подобных установок пока не существует, но проработки конструкторов из отдела линейных ускорителей ИТЭФ подтвердили техническую возможность достижения столь высокой плотности тока. Правда, здесь возникает ряд сложностей, в частности, при создании надежной высокочастотной системы преобразования мощности.

Сложным узлом является также мишенный комплекс, который состоит из собственно мишени и окружающего ее бланкета. Мишень бомбардируется ускоренными протонами, порождающими интенсивный поток вторичных частиц, в том числе нейтронов. В зависимости от материала мишени и энергии пучка образуется до 100, а в среднем — 55 вторичных нейтронов на один поглощенный протон. За счет этих нейтронов должна происходить грансмутация актиноидов и некоторых ПД, например стронция и цезия, помещенных в бланкете.

Отметим, что весь процесс будет идти с выделением тепловой энергии, которую можно преобразовать в электрическую. Недаром такой ускоритель называют еще электроядерным реактором.

Как показывают расчеты, он способен выдать мощность до 2,5 ГВт, из которых лишь 0,9 ГВт потребуется на электроснабжение его высокочастотной системы.

Важная особенность подобных установок — качественно иной уровень безопасности, чем у реакторов деления. Коэффициент размножения у электроядерного реактора всегда меньше единицы, то есть он в принципе не может разогнаться. Есть у него, правда, и «небольшой» недостаток — высокая стоимость.

Значительно дешевле ускоритель дейтронов с энергией 50 — 150 МэВ. Но зато и производительность его существенно меньше.

Оригинальный проект высокоинтенсивного источника нейтронов разрабатывается в Институте атомной энергии имени И.В. Курчатова под руководством академика С.Т.Беляева и доктора физико-математических наук В.А.Рузина. Его идея основана на инициировании термоядерной реакции с помощью рельсотрона. Но рассказ о том, что такое рель-сотрон и как работает вся установка, требует отдельной статьи.

В заключение хочу повторить: проблема уничтожения радиоактивных отходов как мирной ядерной энергетики, так и военной атомной промышленности стала поистине глобальной. В ее решении заинтересовано буквально все человечество. И здесь важно объединить усилия специалистов разных стран, как, например, в работах по международному проекту опытно-промышленной термоядерной электростанции «ИН-ТОР».

Не будем забывать и о собственных еще не использованных резервах. Когда трудная техническая проблема является открытой, незасекреченной, всегда есть возможность широкого привлечения дополнительных творческих сил. Они способны внести непредсказуемо большой вклад и предложить неожиданные решения. Я думаю, что «ТМ» могла бы объявить конкурс по проблеме ядерной трансмутации. Уверен, что и в наше трудное время найдутся ведомства и институты, которые станут его спонсорами.

11