Он может работать с большой примесью радиоактивных шлаков, которые расщепляются нейтронами, превращаясь (трансмутируя) в более легкие ядра, радиоактивность которых спадает за сравнительно короткий отрезок времени. «Могильники» становятся ненужными.
Гибридная система «ускоритель плюс безопасный реактор», который в силу недогрузки ядерным горючим никогда, ни при каких условиях не может «сорваться» в режим самоускоряюшейся цепной реакции, будет производить большое количество энергии и одновременно уничтожать, трансмутировать свои радиоактивные отходы. Более того, такая система может переработать и уже накопленные радиоактивные шлаки.
Впервые идея электроядерных трансмутаторов была независимо (в условиях глубокой секретности!) выдвинута американским физиком Лоуренсом и российским академиком Семеновым. Экспериментально идея была подтверждена в начале пятидесятых годов на ускорителе в подмосковном (в то время тоже секретном, известном лишь небольшому числу людей) городе физиков Дубне. Это сделата группа ученых во главе с недавно умершим академиком В. Гольданским – в то время молодым, веселым научным сотрудником. Там же, в Дубне, была создана первая математическая модель трансмутатора, позволившая заменить трудные и дорогостоящие опыты на ускорителях математическим экспериментом на ЭВМ.
Сегодня в мире не работает еще ни одна электроядерная установка, хотя в нескольких странах разработано около десятка проектов больших и малых электроядерных устройств. Одно из них будет построено в Дубне. Для этого будет использован тот же ускоритель, на котором группой Гольданского были выполнены первые электроядерные эксперименты, когда-то самый крупный в мире. Он проработал более полувека и почти выработал свой «научный ресурс»- сегодня у нас в России и в других странах работают более мощные и совершенные машины. Однако дубненский ветеран может послужить мощным источником протонов для электроядер ной установки.
Это будет сравнительно небольшое устройство, производящее столько же тепла, сколько выделяют его одновременно работающие 15-20 бытовых электроплиток. Немного по сравнению с мощностью атомных электростанций, однако вполне достаточно, чтобы в безопасных условиях и за сравнительно небольшую цену проверить расчеты теоретиков. Все это поможет более уверенно проектировать полномасштабные промышленные электроядерные комплексы.
В отличие от пионерских опытов Гольданского, использовавших уран, ядерным топливом в новой дубненской установке будет смесь урана и плутония. Это позволит также отработать технологию экономически выгодной, а главное, экологически безопасной утилизации запасов плутония – начинки атомных боеприпасов.
Нобелевский лауреат Карл Руббиа с группой сотрудников спроектировал промышленную электроядерную установку с тепловой мощностью 500 мегаватт. Предполагается, что ее построят в Испании. Она будет производить электроэнергию и перерабатывать радиоактивные отходы нескольких испанских атомных электростанций. Уже выполнены предварительные эксперименты, в ходе которых под пучок ускоренных протонов была поставлена часть отработавшего свой срок атомного реактора и было показано, что развивающийся в нем каскад ядерных реакции соответствует предсказаниям теоретиков.
Есть еще один интересный проект. Он предполагает использовать вместо твердых топливных стержней жидкие соли урана и плутония, расплавленные теплом происходящих в них ядерных реакций деления. Вытекающий из активной зоны поток солей можно очищать от образующихся в них легких радиоактивных шлаков с короткими периодами распада, а тяжелые долгоживущие шлаки, которые, подобно урану и плутонию, способны делиться с выделением тепла и новых нейтронов, вместе с потоком жидкой уран-плутониевой соли возвращать обратно в активную зону под пучок протонов. Такая система не требует периодической перегрузки топливных стержней и может работать очень долго, без внешнего вмешательства и в совершенно безопасных условиях. Сепарированные из расплава интенсивно распадающиеся изотопы выделяют большое количество тепла и могут использоваться в качестве компактных, безотказно действующих в течение десятков лет источников энергии, на космических кораблях и спутниках, в труднодоступной горной местности и так далее.
Конечно, электроядерная технология еще не вышла из пеленок экспериментальных исследований, и тут еще много нерешенных проблем. Одна из них – создание надежно работающего ускорителя с мощным током протонов. Он должен по крайней мере на порядок превосходить ток самых мощных действующих сегодня машин. Как вывести такой пучок, не коснувшись стенок ускорительного канала и не образовав в них радиоактивных изотопов? Есть разные решения, и только практика покажет, какое из них лучше.
Даже вокруг рентгеновской установки, используемой в больнице, есть зона опасности, где действует излучение. Тем более вокруг мошного ускорителя. Для ремонта его деталей необходимо безопасное дистанционное оборудование. Пока его тоже еще нет. В общем, тут много еще такого, над чем придется серьезно поработать, и пройдут еще годы (хотя, по-видимому, не очень долгие), прежде чем электроядерная переработка отходов приобретет промышленные масштабы. А пока по-прежнему будут расти число и стоимость «могильников» радиоактивных отходов. Безопасная атомная энергия – дело будущего. Но очень важно, что такая возможность имеется и ее можно реализовать в обозримые сроки.
Кроме радиационной, есть еще одна грозная атомная опасность.
В древнегреческой легенде рассказывается о том, как однажды в ответ на восторженные слова царедворца Дамокла о великолепии и беззаботности царской жизни царь Дионисий приказал посадить льстеца за стол с роскошными яствами, над которым на тонком волосе висел острый, готовый сорваться меч. Ощущение не из приятных… А вот наша планета уже много лет живет над таким «дамокловым мечом». В нескольких, а сегодня уже можно сказать, что во многих странах накоплено большое количество плутония. Очищенного, для использования в высокоэффективных атомных боеприпасах, и «грозного», так называемого технического плутония, нарабатываемого на всех атомных электростанциях.
Как пишут газеты, у одних только США накоплено оружейного плутония столько, что все живое на Земле можно уничтожить более 15 раз! Но, пожалуй, наибольшая угроза сегодня исходит от технического плутония. То, что это не чистый «оружейный изотоп» и в нем есть примесь «мешающих» изотопов, несколько снижает его боевые свойства, тем не менее атомные заряды из него изготовить можно.
Конечно, работа с сильно радиоактивными топливными стержнями, побывавшими в атомном реакторе, требует специальной технологии. Однако, если не предъявлять высоких требований к безопасности (а для террористических организаций это в порядке вещей), то изготовление ядерных зарядов из плутония, выделенного из топливных стержней, – задача вполне разрешимая и без владения высокими технологиями.
Выход тут, по-видимому, только один – отказаться от использования урана, заменив его торием. В ториевых реакторах нет плутония, вместо этого при захвате нейтронов там образуются изотопы урана. Один из них может служить ядерной взрывчаткой, однако он образуется в сопровождении нескольких настолько плохо делящихся изотопов, что изготовить из этой смеси ядерный заряд невозможно. Для этого нужно разделить изотопы, а это – чрезвычайно трудная задача, поскольку их химические свойства практически одинаковы. Но даже если задаться целью все же осуществить такое разделение, используя тонкие физические методы (в принципе это возможно), масштабы и энергоемкость очистительных заводов исключают их сокрытие и маскировку.
Правда, практическому использованию тория мешает то, что делится он несколько хуже урана и тепла выделяет в полтора-два раза меньше. Тем не менее расчеты показывают, что в электроядерных системах с торием на каждый киловатт энергии, затраченной на ускорение бомбардирую^ ших протонов, можно получить десятки киловатт тепловой и электрической энергии. Такие системы вполне рентабельны. Как и в случае уран- плутониевой энергетики, они будут служить источниками энергии и трансмутаторами радиоактивных отходов. Тория на Земле много – хватит нам на тысячи лет.