Торий может спасти человечество от энергетического кризиса

ТехИнсайдер

Может ли торий спасти Землю от энергетического кризиса?

Элемент, названный в честь одного из главных скандинавских богов, может спасти человечество от энергетического кризиса, который поджидает нас в ближайшем будущем.

Дмитрий Мамонтов

В 1815 году знаменитый шведский химик Йенс Якоб Берцелиус заявил об открытии нового элемента, который он назвал торием в честь Тора, бога-громовержца и сына верховного скандинавского бога Одина. Однако в 1825 году обнаружилось, что открытие это было ошибкой. Тем не менее название пригодилось — его Берцелиус дал новому элементу, который он обнаружил в 1828 году в одном из норвежских минералов (сейчас этот минерал называется торит). Этому элементу, возможно, предстоит большое будущее, где он сможет сыграть в атомной энергетике роль, не уступающую по важности главному ядерному топливу — урану.

Плюсы и минусы + Тория на Земле в несколько раз больше, чем урана + Не нужно разделять изотопы + Радиоактивное заражение при добыче тория существенно меньше (за счет более короткоживущего радона) + Можно использовать уже существующие тепловые реакторы + Торий имеет лучшие термомеханические свойства, чем уран + Торий менее токсичен, чем уран + При использовании тория не образуются минорные актиниды (долгоживущие радиоактивные изотопы) – В процессе облучения тория образуются гамма-излучающие изотопы, что создает трудности при переработке топлива

Дальние родственники бомбы

Атомная энергетика, на которую сейчас возлагается столько надежд, — это побочная ветвь военных программ, основными целями которых было создание атомного оружия (а чуть позднее реакторов для подводных лодок). В качестве ядерного материала для изготовления бомб можно было выбрать из трех возможных вариантов: уран-235, плутоний-239 или уран-233.

8b05fd0ab7f9d66b536468085f5f9594.jpg
Так выглядит ториевый ядерный цикл, иллюстрирующий превращение тория в высокоэффективное ядерное топливо – уран-233.

Уран-235 содержится в природном уране в очень небольшом количестве — всего 0,7% (остальные 99,3% составляет изотоп 238), и его нужно выделить, а это дорогостоящий и сложный процесс. Плутоний-239 не существует в природе, его нужно нарабатывать, облучая нейтронами уран-238 в реакторе, а затем выделяя его из облученного урана. Таким же образом можно получать уран-233 путем облучения нейтронами тория-232.

4a58480cafb2430d6f475afce99f97c0.jpg
Идеальная экосистема. В 1960-х планировалось замкнуть ядерный цикл по урану и плутонию с использованием примерно 50% АЭС на тепловых реакторах и 50% на быстрых. Но разработка быстрых реакторов вызвала трудности, так что в настоящее время эксплуатируется лишь один такой реактор — БН-600 на Белоярской АЭС (и построен еще один — БН-800). Поэтому сбалансированную систему можно создать из ториевых тепловых реакторов и примерно 10% быстрых реакторов, которые будут восполнять недостающее топливо для тепловых.

Первые два способа в 1940-х годах были реализованы, а вот с третьим физики решили не возиться. Дело в том, что в процессе облучения тория-232 помимо полезного урана-233 образуется еще и вредная примесь — уран-232 с периодом полураспада в 74 года, цепочка распадов которого приводит к появлению таллия-208. Этот изотоп излучает высокоэнергетичные (жесткие) гамма-кванты, для защиты от которых требуются толстенные свинцовые плиты. Кроме того, жесткое гамма-излучение выводит из строя управляющие электронные цепи, без которых невозможно обойтись в конструкции оружия.

Ториевый цикл

Тем не менее о тории не совсем забыли. Еще в 1940-х годах Энрико Ферми предложил нарабатывать плутоний в реакторах на быстрых нейтронах (это более эффективно, чем на тепловых), что привело к созданию реакторов EBR-1 и EBR-2. В этих реакторах уран-235 или плутоний-239 являются источником нейтронов, превращающих уран-238 в плутоний-239. При этом плутония может образовываться больше, чем «сжигается» (в 1,3−1,4 раза), поэтому такие реакторы называются «размножителями».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Два месяца под землей без света и общения с людьми: эксперимент Мишеля Сифра Два месяца под землей без света и общения с людьми: эксперимент Мишеля Сифра

Как проходил эксперимент Мишеля Сифра и к каким он пришел выводам

ТехИнсайдер
Генрих Остерман: как немецкий дуэлянт стал серым кардиналом Анны Оиоанновны Генрих Остерман: как немецкий дуэлянт стал серым кардиналом Анны Оиоанновны

Из-за какой-то драки, шестнадцатилетний студент стал первым министром России

ТехИнсайдер
Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти

Трогательный рассказ о насилии и любви, жизни и смерти

Psychologies
«Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике «Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике

Жизнь племени Сери неразрывно связана с его традициями

Вокруг света
«Золотой век» букашек: какими были крупнейшие насекомые доисторической эпохи «Золотой век» букашек: какими были крупнейшие насекомые доисторической эпохи

Если бы насекомые создали свою мифологию, в ней поминалась бы эпоха титанов

Вокруг света
Да здравствует абсурд: 10 запоминающихся заявлений на суде Джонни Деппа и Эмбер Херд Да здравствует абсурд: 10 запоминающихся заявлений на суде Джонни Деппа и Эмбер Херд

Шестилетняя схватка Джонни Деппа и Эмбер Херд завершилась

Правила жизни
Эмоционально живые люди: кто они и как стать таким же? Эмоционально живые люди: кто они и как стать таким же?

Психолог Лиля Град — о тех мышцах, которые действительно стоит прокачивать

Psychologies
20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни 20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни

Эти анимационные фильмы могут поднять настроение не только детям

Правила жизни
Оранжевая луна Сатурна Оранжевая луна Сатурна

Мир, где оранжевый туман размывает очертания смуглых гор цвета горького шоколада

Наука и жизнь
Найден источник Черной Смерти — одной из самых смертоносных пандемий за всю историю Найден источник Черной Смерти — одной из самых смертоносных пандемий за всю историю

Черная смерть была первой волной 500-летней пандемии

ТехИнсайдер
Сердце Кольского полуострова: 5 причин отправиться в Хибины Сердце Кольского полуострова: 5 причин отправиться в Хибины

Как добыча апатита спасла Русский Север

Вокруг света
Беспамятство за работой Беспамятство за работой

Михаил Трофименков о французском режиссере Алене Рене

Weekend
Живущие в неволе черепахи отказались стареть Живущие в неволе черепахи отказались стареть

Скорость старения многих видов черепах при содержании в неволе равна нулю

N+1
Физики создали тороидальный вихрь света Физики создали тороидальный вихрь света

Физики согнули закрученный в трубку свет в вихревое кольцо

N+1
Автомобили ретро: 7 самых дорогих машин в истории, продававшихся на аукционе. Сложно представить, сколько они стоили! Автомобили ретро: 7 самых дорогих машин в истории, продававшихся на аукционе. Сложно представить, сколько они стоили!

Взгляните на самые дорогие автомобили, когда-либо продававшиеся на аукционе

ТехИнсайдер
Альпы зарастают деревьями. Почему это тревожит ученых? Альпы зарастают деревьями. Почему это тревожит ученых?

За сорок лет склоны Альпийских гор стали зеленее на 77%, и это только начало

Вокруг света
Щедрость юга Щедрость юга

В Крыму и в Краснодарском крае в июне уже можно купаться и есть клубнику

Лиза
Как управлять эффектом бабочки и динозаврами, выходящими из-за угла: интервью с математиком, которому любопытно Как управлять эффектом бабочки и динозаврами, выходящими из-за угла: интервью с математиком, которому любопытно

Разговор с ученым и популяризатором науки Сергеем Самойленко

ТехИнсайдер
Опять вляпался: 10 популярных пятен и как их вывести раз и навсегда Опять вляпался: 10 популярных пятен и как их вывести раз и навсегда

На каждое пятно найдется свой антипятин. Изучаем!

ТехИнсайдер
Расправить крылья Расправить крылья

Учителя — о том, как вырастить «своих» в маленьком городе

Seasons of life
Как сериал «В ритме жизни» рассказывает о вечной борьбе женщины со своим телом Как сериал «В ритме жизни» рассказывает о вечной борьбе женщины со своим телом

Сериал «В ритме жизни» — о самых драматичных отношениях в жизни каждой женщины

Forbes
Почему советское мороженое стало предметом культа Почему советское мороженое стало предметом культа

Вспоминаем времена, когда пломбир был единственным недефицитным продуктом

Maxim
Тихие убийцы: 5 самых ядовитых грибов на свете Тихие убийцы: 5 самых ядовитых грибов на свете

Самые токсичные представители загадочного царства грибов

Вокруг света
Летающие мотоциклы, робот-хирург и механические птицы. За кем сейчас стоит наблюдать в области новых технологий? Летающие мотоциклы, робот-хирург и механические птицы. За кем сейчас стоит наблюдать в области новых технологий?

Инженер Илья Чех – об изобретениях, которые изменят нашу жизнь уже завтра

СНОБ
Татьяна Кочнова Татьяна Кочнова

Дизайнер Татьяна Кочнова совершила переворот в свадебной моде

Собака.ru
Сон разума рождает кино Сон разума рождает кино

«Ирма Веп»: Оливье Ассаяс переснимает самого себя

Weekend
Не спешите выбрасывать гаджет: созданный по ошибке пигмент извлекает золото из старых смартфонов Не спешите выбрасывать гаджет: созданный по ошибке пигмент извлекает золото из старых смартфонов

В Японии нашли бесценные свойства у старинной краски

Вокруг света
Раздражительность и снижение потенции: 8 признаков пивного алкоголизма Раздражительность и снижение потенции: 8 признаков пивного алкоголизма

Врачи и ученые не согласны с любителями пива и просят их не обманывать себя

Psychologies
Астрономы увидели начало гибели периодической околосолнечной кометы в деталях Астрономы увидели начало гибели периодической околосолнечной кометы в деталях

323P/SOHO потеряла до 10 процентов своей массы после сближения с Солнцем

N+1
Мужской разврат как ошибка эксперимента Мужской разврат как ошибка эксперимента

«Принцип Бейтмана» и другие ошибки великих генетиков

СНОБ
Открыть в приложении