Мир на пике – Мир в пике

Анпилогов Алексей Евгеньевич

Так что «ториевый цикл» — это, безусловно, наше будущее и будущее любого другого вида, который, возможно, при нашей глупости, когда-нибудь, через 500 миллионов лет, будет изучать черепа этих смешных и туповатых Homo sapiens.

Самое главное — не забывать, что без девушки-«ядерной спички», то есть без ²³⁵U, ни природный уран, ни природный торий гореть не хотят.

При этом, если ²³⁸U все-таки можно при определенных условиях (а именно в сильном потоке быстрых нейтронов) заставить разделиться, что успешно используется в термоядерном оружии, реакторах на быстрых нейтронах (действующих сейчас — 1 штука,

в России, БН-600, Белоярская АЭС) и, в очень небольшой степени, в реакторах на тепловых нейтронах (коих сейчас в мире — подавляющее большинство), то с ²³²Th такие фокусы уже не проходят.

Изотоп ²³²Th — это так называемый «четно-четный» изотоп, что, кстати, и задает его феноменальную устойчивость. Такие изотопы вообще невозможно разбить на осколки за счет нейтронов, полученных в реакторах. Для вовлечения в топливный цикл прямого деления их надо облучать специальными нейтронами, полученными в ускорителях. А там, как вы понимаете, сразу встанет вопрос с проклятым EROI. Впрочем, идеи, откуда брать «халявные» нейтроны, еще будут. А пока все, чего можно от ²³²Th добиться, — это «скормить» ему один тепловой нейтрон.

Рис. 74. Метафорическое изображение ²³²Th.

Nota: Ему все эти ваши нейтроны — что слону дробина. Покорми слона нейтронами. Покорми слона.

В результате короткой цепочки превращений после этого ²³²Th мутирует в ²³³U, который хоть и имеет период полураспада всего в 159 тысяч лет, но уже может служить ядерным топливом. Ну и по понятным причинам (короткое время жизни изотопа, даже короче, чем у ²³⁴U) полученный изотоп фонит еще больше нашего первого «клопа» — ²³⁴U. Плюс, как вы понимаете, работать с ²³³U гораздо менее приятно, чем с ²³⁵U, который распадается целых 700 миллионов лет.

Кроме того, промежуточный изотоп для наработки изотопа ²³³U из начального тория — протоактиний ²³³Pa — имеет достаточно длительное время полураспада (27 суток), и поскольку он по-прежнему находится в активной зоне реактора-наработчика, то вполне успевает нахвататься нейтронов по самое не балуй. В итоге получается не ²³³U, а ²³⁴U, и опять возникает вопрос, что ²³⁴U, не делится, а хочет от нас еще один нейтрон на превращение в девушку «ядерную спичку».

С точки зрения переработки топлива с целью извлечения накопленных «ништяков» ториевый цикл также обладает некоторыми недостатками по сравнению с урановым. В процессе выгорания в топливе накапливается изотоп ²³²U, в цепочке распада которого в свинец присутствуют изотопы, фонящие гамма-квантами за счет своего собственного распада. Это висмут ²¹⁰Bi (с энергией кванта 1,6 Мэв), полоний ²¹²Po (с энергией 2,6 Мэв) и особенно неприятный изотоп таллия ²⁰⁸Tl (энергия ?-частиц 2,6 МэВ).

Работа с таким

облученным топливом требует развития технологий дистанционной переработки и изготовления топлива. В общем, как всегда во многих будущих энергетических проектах, как и в случае добычи гелия-3 на Луне или метан гидратов со дна Мирового океана, в замкнутом ториевом цикле у нас в конце тоннеля маячат огромные боевые человекоподобные роботы. Ну и, конечно же, пограничник, ведь, как мы помним: «Без участия человека это невозможно. Главное — это пограничник».

Это значит, что нужен еще и осознающий все последствия своих действий персонал. В общем, слоник под названием ²³²Th много гадит вокруг. И это есть проблема. А так слоник хороший, за слоником — будущее.

Почему за торием — будущее? И почему сейчас все же лучше заняться ураном и его производными? Ну, кроме того момента, что для тория желательно иметь «огромных человекоподобных роботов»?

Рассказываю.

Я люблю классическую фразу «железного канцлера» Отто фон Бисмарка, вошедшую в интервью Бисмарка «Петербургской газете», издававшейся в Санкт-Петербурге на немецком языке, которая звучит так: «Политика есть учение о возможном». Все то, что лежит за гранью возможного, — это не политика, это благие пожелания, пустые декларации, фата-моргана и бесполезная трата времени.

[64]

Точно так же с реальностью работают и экономика, и наука. Ведь экономика и наука — есть вещи, гораздо более детерминированные, нежели эфемерная и непостоянная политика. И да, экономика и наука — это тоже «искусство возможного».

В небольших количествах торий присутствует во всех горных породах (например в граните, а также в грунтах и почвах). Торий концентрируется в природе в нескольких минералах, в основном — в монаците — смешанном фосфате редкоземельных элементов (например церия) и тория (до 12 % ThО₂).

64

Pium desiderium — Благие намерения.

В жизни монацит выглядит как блестящий мелкий черный «песочек», и товарищи отдыхающие часто даже не понимают, что, отдыхая где-нибудь на бразильской Копакабане, они, кроме яркого солнышка сверху, одновременно получают и живительную альфа-, бета- и гамма-радиацию непосредственно снизу, прямо из веселого песочка пляжа.

Именно по данному минералу оцениваются промышленные, рентабельные к отработке запасы тория в той или иной стране. Монацит в довольно больших прибрежных отложениях найден в Индии и Южной Америке (привет, Бразилия!).

Содержание тория в земной коре в 3 раза выше содержания урана. Но проблема поиска месторождений тория сходна с проблемой поиска месторождений редкоземельных металлов — его способность к концентрации очень слабая, и торий весьма неохотно собирается в какие-то значительные залежи, являясь очень рассеянным элементом земной коры.

В силу вышеизложенного момента, сам торий обычно не добывается. Его в качестве побочного продукта извлекают при добыче редкоземельных элементов или урана. Во многих минералах, в том числе и в монаците, торий легко замещает атом редкоземельного элемента, что и объясняет сродство тория с месторождениями редких земель.