ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ И БЕЗОПАСНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Эффективность ядерных технологий часто ограничена низкой скоростью протекания ядерных реакций взаимодействия нейтронов с веществом. Традиционно эту эффективность повышают за счет увеличения плотности потока нейтронов, однако такой подход не приводит к ее существенному изменению. Кардинальное изменение эффективности ядерных технологий предлагается осуществить за счет разработанного нового принципа организации взаимодействия нейтронов с веществом, получившего название - динамическое взаимодействие нейтронов с веществом (ДВНВ). Суть новой технологии заключается в том, что медленно движущиеся тепловые нейтроны облучают быстро перемещающееся вещество, что обеспечивает повышение скорости ядерных реакций в десятки - сотни тысяч раз, а совместное использование эффекта ДВНВ и термоядерных нейтронов в цепной ядерной реакции деления приведет к тому, что критическая масса делящегося вещества может уменьшиться до сотых-тысячных долей грамма.

На основе предложенного подхода может быть создано принципиально новое направление развития ядерных технологий и установок, которое позволит удовлетворить практически все энергетические потребности, как отдельных стран, так и их сообществ, оздоровив при этом экологическую обстановку за счет резкого снижения объемов использования газа, угля и нефти в энергетике.

Одной из наиболее актуальных проблем, решаемых на основе предложенного подхода, является уничтожение радиоактивных отходов. Применение ДВНВ позволяет, последовательно один за другим, превращать долгоживущие радионуклиды, входящие в смесь радиоактивных отходов, в стабильные или короткоживущие. Причем за счет управления скоростью движения среды выбирается наиболее эффективный тип ядерной реакции нейтронов с каждым уничтожаемым нуклидом. В этом случае не происходит попутной наработки других долгоживущих радионуклидов, как это имеет место при традиционных способах трансмутации, а время облучения сокращается до часов вместо месяцев - лет.

На основе ДВНВ может быть создан ядерный реактор с загрузкой в активную зону горючего в количестве не превышающем одного грамма делящегося вещества, что обеспечит высокую безопасность энергетической установки. При этом, топливо для этого ядерного комплекса может быть получено из радиационно безопасных урана-238 или тория-232 с использованием установки по трансмутации нуклидов.

Таким образом, представляется возможным создание экологически чистого энергетического комплекса с замкнутым циклом: получение ядерного горючего, его сжигание с получением энергии, уничтожение образующихся радиоактивных отходов.

Для практической реализации данного направления разработана концепция нового ядерного энергетического комплекса (ЯЭК), который в сравнении с существующими АЭС имеет следующие преимущества:

1. Повышенная мощность как единичного энергоблока с 3 Гвт до 10....50 Гвт, так и всего комплекса - до 200 и более Гвт, при осуществлении прямого преобразования выделившейся ядерной энергии в свет, электричество и тепло.

2. Широкий интервал мощностей, позволяющий использовать ЯЭК для нужд государств, больших и малых городов, на водном, наземном и воздушном транспорте, включая его использование в качестве ракетного двигателя для межпланетных полетов.

3. Использование замкнутого топливного цикла, предполагающего целенаправленную трансмутацию нуклидов, предназначенную для:

   • наработки ядерного горючего (ЯГ) из дешевого нерадиоактивного сырья;

   • уничтожения высокоактивных и долгоживущих отходов, образующихся в ЯЭК;

   • уничтожения радиоактивных отходов (РАО), накопленных в процессе работы других АЭС.

4. Практически полная экологическая безопасность, поскольку в любой момент времени активная зона ЯЭК содержит не более 1 г. ядерного горючего, а возникающие радиоактивные нуклиды обезвреживаются (для сравнения - в ТВЭЛах современных АЭС содержатся десятки-сотни тонн ЯГ и РАО).

5. Исключение потребности в строительстве и эксплуатации специальных предприятий по приготовлению ядерного горючего и его транспортировке к месту потребления.

6. Возможность использования оружейного плутония в качестве ядерного горючего для ЯЭК, что позволит получать энергию и одновременно решить проблему утилизации накопленных запасов этого материала.

7. Возможность осуществления высокоэффективной целенаправленной трансмутации нуклидов, которая позволит производить практически любые высокочистые изотопы, включая трансурановые нуклиды.

Весьма перспективным применением предложенного метода является получение в значительных количествах трансурановых элементов, включая 104 и другие стабильные (по прогнозам) нуклиды с более высокими атомными номерами, а также получение a ,b и g - источников ионизирующего излучения, которые крайне необходимы в медицине, промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, научных исследованиях.