Ядерный топливный цикл. Часть 1
Урановые подземелья: Часть I Часть II Часть III Часть IV Часть V
Мир вокруг "Иглы": Часть I Часть II Часть III Часть IV Часть V Часть VI Часть VII
ВОУ-НОУ или "Мегатонны в мегаватты: Часть I Часть II Часть №0 Часть III
Название серьезное, тема – серьезная вдвойне, но давайте попробуем не забывать великого Олега Янковского в роли Мюнгхаузена: «Улыбайтесь, господа, улыбайтесь! Все глупости на Земле совершаются с серьезным выражением лица!» (С)
Давайте сначала от печки – наверняка ведь уже запамятовали, что да как. ЧТО горит в реакторе АЭС? Можно ответить одним словом – уран, а можно чуточку подробнее: горит изотоп урана с атомным весом 235. У 99,27% природного урана в ядре 238 протонов с нейтронами, и этот уран спокоен и стабилен – период полураспада у него, чтобы мало не показалось, без малого 4,5 миллиарда лет. Но, как и во всяком солидном, консервативном сообществе, имеется в уране и своя «оппозиция», она же – «пятая колонна». Что отличает оппозиционеров от позиционеров в политике? А) их мало; Б) они нервные, на месте им не сидится, вечно чего-то суетятся и не понять, чего хотят. Уран – элемент природный, потому и у него все как у нас, человеков.
Среди массы урана вечно есть «недовольные» - атомы, которым досталось протонов и нейтронов меньше, чем положено. У физиков есть для них специальное слово – изотоп. В случае урана речь идет об изотопе урана-235 – атомы, которых природа обидела на 3 частицы. Нервные. Недовольные. Готовые распадься-разделиться на еще более мелкие куски. Ну, натуральная оппозиция, хоть ты тресни! Это про уран-235 нам рассказывали в школе, когда вбивали в неокрепшие умы понятие «цепной реакции». Помните? «Нейтрон шмякнул по атому, выколотил из него сразу два нейтрона, те понеслись дальше, шмякнули уже по двум атомам, выколотили уже четыре…» Это про уран, но не про весь, а только про уран-235. Уран-238 ведет себя как толстенный чинуша от «Единой России»: вокруг бегают, суетятся, орут нехорошими голосами какие-то мелкие людишки, а ему – по барабану, он «в поряде». И в реакторе АЭС уран-238 ведет себя, как напарник Шурика на стройке в исполнении Смирнова: присутствует, но не участвует. Не, ну не так, чтобы абсолютно – случается, что его из равновесия выведут, но об этом еще поговорим. Случается. Но редко.
Чтобы уран «горел» в реакторе АЭС, в нем должно быть около 4% урана-235. потому уран природный и обогащают: искусственным образом нагоняют в уран «мелочь пузатую», готовую не просто трудиться, а в буквальном смысле гореть на работе. Надеюсь, кто да как обогащает, еще не забыли? Обогатили, запихнули в реактор. Уран-238 – присутствует, но не участвует, уран-235 – «горит». Теперь давайте посмотрим на то же самое, но с точки зрения кошелька – то бищь экономики. Вот из шахты или карьера выволокли гору урановой руды, в которой самого урана – считанные проценты. Вот руду переработали, получив горы отвалов, в которых ни черта нет и - щепотку урана. Приволокли его на обогащение, соединили с фтором, загнали в центрифугу № 1. Там – 99,3% урана-238 и 0,7% урана-235. Центрифуга № 1 накрутила разделительной работы и – условно – в центрифугу № 2 пришла смесь из 99,2% урана-238 и 0,8% урана-235. В центрифуге № 1 при этом остался практически чистый уран-238, который, собственно говоря, никому не надо. Выгрузили и свалили в «хвост». Тем временем центрифуга № 2 довела содержание урана-235 до 0,9% и передала его дальше. А в ней, елки-палки, снова остался никому ненужный уран-238. Выгрузили – и тоже туда же – в «хвост».С точки зрения экономики – откровенный бардак. Руду добывали, зарплаты платили, механизмы амортизировали, руду чистили от шлаков, электричество тратили, топливо жгли… И – горы урана-238 вокруг центрифужных производств.
Мало того! Стержни с топливом отработали свое в реакторе, их оттуда вытащили, дали остыть. ЧТО в них? Да опять уран-238! Уран-235 сгорел, а этот поприсутствовал и валяется в составе ОЯТ (отработанного ядерного топлива). Не, ну это нормально?! Возимся-возимся с ураном, а уран-238 как с самого начала никак не использовался, так и не используется до самого упора. Бардак! Причем бардак и с точки зрения экономики, и с точки зрения геологии: мы выгребаем урановую руду, запасы которой конечны на третьей от Солнца планете, но для дела используем только 0,7% от общей массы искомого продукта. Изнасилуем месторождения, останемся с горами урана-238, после чего тихо и печально закроем все АЭС.
Кому такая перспектива могла нравиться, спрашивается? Нет, американским атомщикам, само собой, по барабану: вырубят АЭС, они пойдут ойфоны делать. А нашим – куда?! В трактористы аль грузчики, что ли? Так и там местов нету – Обама ведь сказал, что порвал нашу экономику в клочья, а Обама врать не станет, он ведь не гусь лапчатый, а сам президент самих США. И, разумеется – испугались наши атомщики, задрожали от грядущей, понимашь, безработицы. Нельзя же, в самом деле, даже думать – не то, что говорить! – что в нашем атомном проекте собраны лучшие головы, руки и соображалки, что Росатом не то, что на голову, а на 2-3 корпуса впереди «передового Запада». Все – от испуга, от страха перед могучими санкциями могучих США и ЕС. Страха настолько глубокого, что о расширении топливной базы атомной энергетики наши атомщики стали думать еще во времена СССР. Думали, работали, экспериментировали, по крупицам, по миллиметрам отрабатывая и совершенствуя технологии даже во времена ЕБНа, когда все – казалось бы – разваливалось и рассыпалось в прах. Все это – только от страха перед санкциями 2014 года, такой вот временнОй парадокс. Кто не верит в эту стройную гипотезу – звонить Обаме или Навальному, они подтвердят, Касьянов печать прикладет.
Если без ёрничества, то вопросы были поставлены четко: как и что нужно сделать, чтобы как можно больше с таким трудом найденного, с таким трудом добытого, очищенного урана шло в топливный цикл. Как сделать так, чтобы работал и ненужный в классических реакторах уран-238? Как сделать так, чтобы отработанного ядерного топлива было как можно меньше и чтобы остающееся не было настолько радиоактивно опасным? Вопросы тем более насущные, что продолжать сжигать в топках электростанций нефть и газ – по большому счету, глупость. Углеводороды – источники химических продуктов, полиэтиленов и пластмасс, смазок и бензинов-керосинов, а мы все это – в печку, чтобы потом героически бороться с нарастающими объемами выбросов всяческих угарных и прочих парниковых газов. Не умно. Не достойно звания человека разумного.
Предлагаю считать это не заметкой, а репликой перед началом «большого пути» - просто, чтобы лучше понимать, отчего возникла идея замкнутого ядерного топливного цикла. Дорога будет совсем не короткой, поскольку надо будет выяснить, как из чего в классических реакторах появляется плутоний, разобраться с реакторами на быстрых нейтронах с теплоносителем в виде жидкого натрия и жидкого свинца, понять, что такое МОХ-топливо и что такое REMIX-топливо, почему фабрикация новых видов ядерного топлива не менее важна, чем новые типы энергетических (энергетические реакторы – это те, которые ток в сеть гонят, в отличие от экспериментальных и исследовательских) реакторов. В общем, тема большая и лично мне кажется очень интересной. И, честное пионерское, я даже не буду подтрунивать над моими любимыми Соединенными Штатами! По очень простой причине – их в этой теме нет, причем нет от слова «вообще», так что и обсуждать тут нечего. Но это мне – интересно, а вот нужна ли эта «заумь» еще кому-то?..
Boriss Alestar
Продолжение: Ядерный топливный цикл. Часть 2
Читайте также: