Наприкінці вересня 2021 року в Канаді відбулися парламентські вибори. Й одним із бенефіціарів напередодні події стала галузь ядерної енергетики, зокрема компанії, які активно розхвалюють ядерні реактори нової конструкції, так звані малі модульні реактори. Найбільші фінансові виплати отримали дві компанії, що займаються розробкою особливого класу таких реакторів: рідкосольових реакторів або реакторів на розплавах солей (зустрічаються абревіатури «РСР» та «MSR»).
Ще в жовтні 2020 року міністр інновацій, науки та промисловості Канади оголосив про надання гранту в розмірі 20 млн доларів компанії Terrestrial Energy з Онтаріо на проєктування інтегрального рідкосольового реактора (IMSR). У березні 2021 року компанія Moltex зі штату Нью-Брансвік отримала 50,5 млн доларів від Фонду стратегічних інновацій та Агенції зі створення можливостей на Атлантичному узбережжі Канади. М. В. Рамана, фізик, який аналізував різні конструкції ядерних реакторів, включаючи малі модульні реактори, вважає, що навряд чи найближчим часом відбудеться успішний запуск реакторів на розплавах солі. Для реакторів MSR характерні складні технічні проблеми, тож на них не можна покладатися для постійного виробництва електроенергії.
Як працюють реактори MSR
Щоб видалити тепло, яке виділяється в реакторі, у рідкосольових реакторах використовуються розплавлені хімічні речовини, як-от фторид літію або хлорид магнію. У багатьох MSR паливо також розчиняють у розплавах солі.
Ці конструкції сильно відрізняються від традиційних конструкцій реакторів. Наразі в атомній енергетиці Канади переважають дейтерієво-уранові реактори, спроєктовані в Канаді, так звані реактори CANDU. Для транспортування тепла та уповільнення нейтронів, що утворюються під час поділу, у ректорах CANDU використовується «важка» вода (вода з дейтерієм, важчим ізотопом водню), а паливом виступає природний уран у вигляді твердих пігулок. Повільніші нейтрони ефективніше запускають реакції поділу у порівнянні з високоенергетичними чи швидкими нейтронами.
Паливом для реактора IMSR компанії Terrestrial є уран, який містить більші концентрації урану-235, легшого ізотопу у порівнянні з ураном, що зустрічається в природі (природний уран), який використовується в реакторах CANDU. В реакторі IMSR збагачений уран розчиняють у фтористих солях. Для уповільнення нейтронів у цьому типі реакторів використовують графіт, а не «важку» воду, як в реакторах CANDU.
У стабільних сольових реакторах (SSR) компанії Moltex як паливо використовується суміш урану, плутонію та інших елементів, що розчинені у хлористих солях і розміщені всередині твердого агрегату. У цих реакторах не використовують жодних матеріалів для уповільнення нейтронів.
Через використання палива іншого виду, для виготовлення палива для цих типів MSR потрібні спеціальні приміщення, яких наразі в Канаді немає. Збагачений уран для IMSR необхідно виробляти за допомогою центрифуг, тоді як конструкції компанії Moltex передбачають використання спеціального хімічного процесу — пірообробки — для виробництва плутонію, що виступає в ролі палива. Пірообробка — процес надзвичайно дорогий та ненадійний.
Обидва процеси тісно пов’язані з потенціалом виробництва розщеплюваних матеріалів для використання у ядерній зброї. На початку цього року дев’ять експертів із нерозповсюдження зброї з США написали листа Прем’єр-міністру Канади Джастіну Трюдо, висловивши серйозну стурбованість «з приводу технології, яку пропонує використати компанія Moltex».
Складні запитання
Не надто обнадійливими є і реактори MSR. Усі наявні конструкції базуються на єдиних побудованих реакторах MSR: на експериментальних авіаційних реакторах 1954 року, які працювали лише 100 годин, та на експериментальному рідкосольовому реакторі, який працював з перервами з 1965 по 1969 рік. За ці чотири роки роботу реактора переривали 225 разів. Заплановано — лише 58. Решта ж відключень були викликані різними непередбаченими технічними проблемами. Іншими словами, реактор довелося зупиняти принаймні раз на чотири – п’ять тижнів. Погодьмося, це не те, чого можна очікувати від надійної електростанції.
Навіть Комісія з атомної енергії США, яка майже два десятиліття фінансувала програму реакторів MSR у США, підняла складні питання щодо технології у розгромному звіті 1972 року. Багато виявлених проблем продовжують залишатися технічними викликами, що стоять перед проєктами MSR.
Інша важлива, пов’язана з реакторами MSR, проблема полягає в тому, що матеріали, які використовують для виробництва різних компонентів реактора, будуть піддаватися впливу гарячих солей, які є джерелом хімічної корозії, та ще й водночас зазнавати бомбардування з боку радіоактивних частинок. Поки що немає матеріалу, який би міг задовільно працювати в такому середовищі. В аналізі 2018 року, проведеному Національною лабораторією штату Айдахо, рекомендувалося «розпочати програму систематичного розвитку», щоб розробити нові краще пристосовані сплави. Звісно, жодних гарантій, що програма буде успішною, немає.
Ці та інші проблеми були визначені різними дослідницькими лабораторіями, починаючи французьким Інститутом ядерної та радіаційної безпеки (IRSN), та закінчуючи Управлінням ядерних інновацій та досліджень Сполученого Королівства. Їхній висновок: доцільність використання рідкосольових реакторів ще необхідно довести.
Як зазначив інститут IRSN у 2015 році: «необхідно подолати численні технологічні виклики до того, як можна буде розглянути можливість побудови реакторів MSR». Сумніви настільки значні, що Інститут заявив, що не передбачає будівництва таких реакторів «протягом першої половини цього століття».
Проблемні рішення
Якщо реактори MSR таки будуть побудовані, перед суспільством постане проблема поводження з радіоактивними відходами. У випадку реакторів MSR це питання стоїть особливо гостро, оскільки відходи перебувають у хімічних формах, які «невідомо, чи зустрічаються в природі», тож незрозуміло, «чи існує середовище, де можна захоронити ці небезпечні відходи». Спілка зацікавлених вчених також детально описує ризики безпеки, пов’язані з конструкціями реакторів MSR.
Ліберальний уряд Канади обґрунтовував інвестування у рідкосольові реактори тим, що ядерна енергія необхідна для пом’якшення зміни клімату. Утім, існують вагомі підстави сумніватися в цьому твердженні. Але навіть якщо ігнорувати ці причини, викладені у цій статті проблеми з реакторами MSR свідчать, що їх запуск неможливий протягом найближчих десятиліть, а кліматична криза — набагато нагальніша. Інвестування в технології, які, як доведено, є проблемними — не спосіб вирішення цієї надзвичайної ситуації.
Джерело: theconversation.com
