Работы по реализации данного решения начались в 1951 году, когда был создан реактор EBR-I, и продолжились в 1964 году, с реактором EBR-II. «Да, реактор EBR-I частично расплавился, – говорит Дейв Россин, бывший президент Американского общества ядерной энергетики и помощник министра энергетики в администрации Рейгана, – но времена тогда были не те, что ныне. Специалисты изучили причины аварии, внесли коррективы и создали реактор EBR-II, который был запущен в 1964 году и продолжал прекрасно работать еще и в 80-е годы, но, к сожалению, времена тогда изменились, и проект закрыли по политическим мотивам, поскольку само словосочетание “реактор-размножитель” заставляло вашингтонских деятелей хмуриться».
В 1984 году, пытаясь избежать такой участи, ученые из Аргоннской национальной лаборатории переименовали реактор-размножитель в интегральный быстрый реактор. К 1992 году все проектные работы были завершены, но Билл Клинтон решил начать экономить и приказал закрыть все ядерные проекты, которые не казались ему необходимыми. «Это самое настоящее преступление, – говорит бывший физик-ядерщик из Аргоннской национальной лаборатории Джордж Стэнфорд. – Мы были готовы построить реактор, который решал все существовавшие проблемы, связанные с безопасностью, эффективностью, распространением ядерного оружия и ликвидацией радиоактивных отходов. Все идеально работало. Интегральный быстрый реактор действительно решал все проблемы. А его просто положили на полку».
Среди проблем, решаемых интегральным быстрым реактором, вопрос надежности и безопасности занимает не последнее место. При нагревании жидкий металл расширяется. С расширением металла его плотность уменьшается. Это приводит к изменению геометрической траектории нейтронов в реакторе, и цепная реакция становится невозможной в силу законов физики. «Он просто не может расплавиться, – говорит Стэнфорд. – Мы знаем это наверняка, потому что во время публичных демонстраций с использованием EBR-II были в точности воспроизведены обстоятельства, вызвавшие аварии на АЭС Three Mile Island и в Чернобыле, и ничего не случилось». Такой «пассивной безопасностью» обладают все реакторы четвертого поколения.
Еще одна решаемая новыми реакторами проблема – угроза распространения ядерного оружия. Интегральный быстрый реактор построен так, что попавшее внутрь топливо выходит наружу исключительно в форме электроэнергии. То, что располагается внутри (если предположить, что террористы захватят атомную станцию), находится в слишком «горячем» состоянии, поэтому главным результатом попытки извлечь из реактора его содержимое станет гибель самих террористов. А отходов у этого реактора значительно меньше, чем у теплового (если тепловой реактор номинальной мощностью 1000 мегаватт оставляет после себя 25 тонн отработавшего топлива в год, то масса отходов быстрого реактора такой же мощности едва достигает одной тонны). Кроме того, эти отходы не содержат веществ, пригодных для создания атомного оружия, сохраняют радиоактивные свойства лишь несколько сотен лет и имеют форму твердого вещества – нечто вроде стеклянных кирпичей, – поэтому даже при разрушении реактора они не могут проникнуть в грунтовые воды.
Все это объясняет, почему в 2002 году Министерство энергетики США выступило инициатором самого масштабного исследования существующих конструктивных вариантов ядерных реакторов, в ходе которого 250 ученым было предложено оценить по двадцати семи критериям 19 имеющихся вариантов. По этой же причине профессор Колумбийского университета и директор Института космических исследований имени Годдарда Джеймс Хансен – которого часто называют первым человеком, забившим в набат по поводу глобального потепления, – включает интегральные быстрые реакторы в первую пятерку самых неотложных дел, которые мы должны сделать, чтобы предотвратить климатическую катастрофу. За разработку быстрых реакторов активно взялись Китай и Индия (первый такой реактор в Китае начал вырабатывать электричество уже в 2011 году). По словам Тома Блиса, «даже те люди, которые слышать не хотят об атомной энергетике, сразу меняют свою точку зрения, когда узнают о достоинствах интегрального быстрого реактора».
6
Кроме интегральных быстрых реакторов, есть еще две привлекающие внимание технологии ядерных реакторов: фторидно-ториевые реакторы и малые модульные реакторы.
Ториевые реакторы появились как ответ на вопрос, интересовавший командование ВВС еще в 1940-е годы: можно ли использовать атомную энергию для создания бомбардировщиков, которые могли бы летать сколь угодно долго, не нуждаясь в дозаправке? Ответ в основе своей был положительный, но вскоре пришло время межконтинентальных баллистических ракет, и вопрос утратил свою актуальность. Однако прежде, чем это произошло, несколько научно-исследовательских центров успели поработать над данной проблемой, и ведущую роль в данном процессе играла Национальная лаборатория Ок-Ридж, где даже построили прототип ториевого реактора, который был запущен в 1954 году и проработал 100 часов без перерыва, прежде чем его заглушили.
Программа была закрыта, но идея сохранилась. Жизнь в ней теплилась благодаря нескольким ученым из Ок-Риджа, которые продолжали проводить исследования. В последнее время эти исследования активизировались, в первую очередь потому, что ториевый реактор имеет ряд преимуществ перед урановым.
Торий является умеренно радиоактивным элементом, и распространен он значительно шире, нежели уран. Поскольку доступные запасы урана отнюдь не бесконечны (некоторые эксперты предсказывают, что основные источники уранового топлива иссякнут уже лет через сто); это хорошая новость. Еще более важным фактором является значительно бо́льшая экономичность ториевых реакторов. В стандартном тепловом реакторе сжигается 250 тонн урана для выработки одного гигаватт-года электроэнергии. Фторидно-ториевому реактору для выработки такого же количества энергии требуется лишь тонна топлива. А если меньше топлива, меньше и отходов. Причем намного меньше. Количество отходов в ториевом реакторе составляет лишь 1 процент от объема отходов обычного легководного реактора, да и «отходами» их можно назвать лишь условно, поскольку они представляют собой целую коллекцию ценнейших элементов вроде родия.
Наконец, технология фторидно-ториевых реакторов позволяет непрерывно добавлять топливо, благодаря чему его не приходится останавливать. Это делает реактор, с одной стороны, чрезвычайно эффективным экономически, а с другой – совершенно неприступным для террористов, которым вздумалось бы похитить отработавшее ядерное топливо. Такое сочетание безопасности и эффективности может открыть этому типу реакторов путь на сборочный конвейер, чтобы он занял в мире ядерной энергетики примерно то же место, какое в свое время занимал в автомобилестроении «форд» модели T. «Чтобы остановить глобальное потепление, – говорит Кирк Соренсен, главный технолог фонда “Энергия из тория”, – нам нужны тысячи таких реакторов по всему миру; в настоящее время у нас их сотни. От изобретения фторидно-ториевого реактора до построения первого работающего прототипа прошло три года. Но это 50 лет назад, а с тех пор мы много чему научились».
Именно в этом заключаются причины неуклонного роста числа стран, которые всерьез занимаются разработкой ториевых программ. Индия, располагающая большими запасами тория, планирует генерировать из этого химического элемента 25 процентов электроэнергии. У Китая в этом плане еще более амбициозные планы. В этой стране огромный коллектив из 750 человек трудится над созданием первого ториевого реактора, запустить который планируется в конце 2015 года. В США компания TerraPower, основанная бывшим техническим директором Microsoft Натаном Мирвольдом, которого финансово поддерживает Билл Гейтс, работает над созданием реактора на бегущей волне, который часто называют самым пассивным из быстрых реакторов-размножителей. Прототип этого реактора, работающий на тории и уране, должен быть построен к 2020 году.
