Да, события на Украине показывают пик энергоресурсов в сжатые сроки, в гиперболизированном виде. Пик отягощен войной, борьбой олигархов за власть. Однако глупо надеяться, что в мировом масштабе все будет проходить мирно и страны, которым станет не доставать нефтегазового коктейля, по собственному желанию вернутся в каменный век с соответствующими плотностью населения и уровнем жизни. Глобальный пик энергоресурсов будет проходить (а может быть уже проходит) в не менее, а скорее всего в гораздо более тяжелых условиях.
Весьма вероятно, что именно конвульсии нефтяного динозавра и привели к данным событиям. Очень нужно отрезать Европу от российского газа, очень нужно отрезать Россию от европейских технологий, рынков сбыта энергоресурсов. Дыхалка динозавра уже заканчивается, нужно спешить.
Спешить нужно еще и потому, что кроме наличия развитых технологий обогащения урана и производства ядерных реакторов на тепловых нейтронах, в последние годы у России появилось еще одно преимущество. Называется оно проект «Прорыв» – создание новой технологической платформы атомной отрасли с замкнутым топливным циклом. Реальное воплощение ядерного завтра.
Описывая ядерную энергетику, всегда ловишь себя на простой мысли: «Ну вот тут, в принципе, можно вставить такое коротенькое научное пояснение…», а потом вдруг осознаешь, что фраза:
«…спектр захвата нейтронов у четно-четных ядер (например, 238U) существенно резонансный, характеризующийся массой узких и высоких пиков в окрестностях 1,6 МЭв, а вот спектр захвата нейтронов у ядра 239Pu и спектр деления 235U – наоборот, пологий, с существенным максимумом значений в тепловой области, что соответствует сечению деления 235U тепловыми нейтронами в 580 барн, а вот сечение захвата тех же тепловых нейтронов для 238U составит всего 2,3 миллибарна…»
будет смотреться в книге для широкой аудитории приблизительно так же, как фраза из Конфуция на китайском языке в меню хорошего китайского ресторана в Москве.
Вроде бы и к месту. Вроде бы и по делу. Но только никто не прочитает. А кто и попробует прочитать – все равно мало что поймет из этой «китайской грамоты».
Поэтому – постараемся быть попроще в объяснениях, хотя, конечно, кое-где весьма существенные детали нашего повествования останутся за кадром. Однако, при этом, большая часть умолчаний или неких упрощений, как я надеюсь, не очень повлияет на дальнейший рассказ о ЗЯТЦ.
Что это вообще такое – замкнутый ядерный цикл? Зачем он нужен? Что мы замыкаем в рамках этого цикла и что это за ядерная алхимия, которая помогает нам буквально «делать топливо из ничего»?
ЗЯТЦ, по своей сути, в его урановом варианте, это постоянный, многостадийный и многотрудный процесс превращения урана в плутоний.
И сжигание полученного плутония совместно с ураном, которое снова-таки дает нам дополнительные количества плутония, полученные, опять-таки, из урана.
В рамках механики изотопов я уже разбирал эту магию в главе 12.
В рамках же использования и переработки топлива этот «изотопный хоровод» выглядит и того интереснее.
Во-первых, сегодняшние конструкции реакторов подразумевают периодические погрузки и выгрузки ядерного топлива. В силу того, что плутоний у нас в «дикой природе» не водится, в реактор загружается либо природный, либо обогащенный уран.
На природном уране сегодня в мире работает только один тип промышленных реакторов – канадские реакторы CANDU и их клоны еще в нескольких странах (например, Индии):
Это, по сути дела, единственный на сегодняшний день тяжеловодный реактор – только реакторы CANDU могут работать на природном уране, не нуждаясь в каких-либо сложных процессах по разделению изотопов урана.
Кроме того, реакторы CANDU, в принципе, могут даже «подъедать» при небольшой доработке и доводке даже отработанное ядерное топливо (ОЯТ) за водо-водяными реакторами типа ВВЭР или PWR.
«Э? А как это – жечь заново то, что уже сгорело?» – спросит читатель. И будет безусловно прав – для случая нефти, газа или каменного угля. Эти химические топлива и в самом деле полностью сгорают в процессе получения энергии. А вот в случае ядерного топлива, как говорил товарищ Сталин: «нэ так все было, савсэм нэ так».
Все дело в том, что ни в одном из реакторов топливо не сгорает полностью. В какой-то момент времени содержание делящегося изотопа в активной зоне просто падает ниже неких критических уровней и самоподдерживающаяся цепная реакция просто становится невозможной – даже на полностью выдвинутых из активной зоны поглощающих стержнях, нейтроны от деления какого-нибудь ядра 235U просто не могут найти следующие ядра для продолжения цепной реакции.