ВИБУХОВА ЕНЕРГЕТИКА ЗАМІСТЬ керованого термоядерного синтезу
В. ПАРАФОНОВА (Снежинськ - Москва)
Дейтерій - ізотоп водню з одним "зайвим" нейтроном в ядрі - екологічно чисте, дешеве і доступне в необмежених кількостях паливо, оскільки виділяється зі звичайної води. В одній тонні води його стільки, що їм можна замінити 250 тонн нафти. Відповідно і увагу до нього підвищену. Поки, правда, лише в науковому середовищі. Наприклад, вчені з Російського федерального ядерного центру - Всеросійського науково-дослідного інституту технічної фізики (РФЯЦ-ВНДІТФ) міста Снежинска (раніше Челябінськ-70) пропонують підривати невеликі термоядерні заряди. На їхнє переконання, тим самим можна врятувати світ від енергетичного голоду і екологічної катастрофи, а країну - від злиднів. Російські зброярі одного разу вже врятували світ від третьої світової війни, створивши стратегічну ядерну і термоядерна зброя. Що ж вони пропонують XXI сторіччя?
Снежінци готові спроектувати і побудувати енергоустановку вибуховий дейтерієвої енергетики (ВПЕ) - "котел вибухового згоряння" (КВС). Це така залізобетонна бочка діаметром близько 150 і висотою 200 метрів, товщина стінки - 35 метрів. Усередині вона облицьована 20-сантиметрової сталлю, а зверху засипана грунтом товщиною більше сотні метрів. У цій споруді, іменованому в проекті "КВС10", всередині захисного шару рідкого натрію за допомогою дейтерієву вибухів потужністю до 10 кілотонн тротилового еквівалента можна кожні півгодини отримувати 37 гігават теплової енергії, що рівноцінно 25 мільйонам тонн нафтового еквівалента на рік.
До слова сказати, вибухові технології для людства не в дивину. Пересуваємося ж ми на автомобілях, в череві яких щомиті відбуваються десятки вибухів, що створюють тиск набагато більше, ніж в КВС. Потужні вибухи для мирних цілей теж не новина. Розробці концепції вибуховий дейтерієвої енергетики передувало створення фахівцями РФЯЦ - ВНДІТФ під керівництвом академіків Е. І. Забабахіна, Е. Н. Аврорина і Б. В. Литвинова "чистих" дейтерієву зарядів. Адже науково-технічний потенціал інституту спочатку був спрямований не тільки на створення зброї. Для промислового застосування, наприклад, були розроблені півтора десятка типів ядерних зарядів, дев'ять з яких багаторазово використовувалися для сейсмозондірованія і гасіння газових пожеж, поховання отруйних відходів і запобігання вибухів метану в вугільних шахтах, для багатьох інших проектів. "Розкривні" роботи і "розпушування" корисних копалин зажадали створення зарядів з ще більшою "чистотою" по утвореним радіоактивним "осколках" (і вони були створені), ніж потрібно для роботи КВС.
- Чим приваблива ідея КВС?
- В її здійсненні немає принципових проблем. Велика частина того, що потрібно для створення експериментального КВС, вже зроблена. Виробляти термоядерні вибухи дейтерію потужністю в десятки тонн і навіть одну килотонну навчилися давно. Проблема створення надвисоких температур і тисків, необхідних для "керованих" вибухів потужністю в тонни тротилового еквівалента, при цьому знімається, оскільки горіння дейтерію ініціюється невеликим вибухом заряду, що складається з урану-233. У природі він не зустрічається; його отримують з досить поширеного в природі торію. Причому торію і урану для вибухової енергетики потрібно в тисячі разів менше, ніж для роботи АЕС тієї ж потужності. Відповідно в сотні разів зменшується кількість радіоактивних відходів, а хімічні забруднення практично відсутні.
- І все-таки чому ви вважаєте УТС - керований термоядерний синтез - помилкою?
- Фахівці з УТС, звичайно, з вами не згодні?
- Однак в брідерної реакторах намітилися успіхи?
- Виходить, що уникнути енергетичної катастрофи можна тільки переходом на КВС?
- Це жахливо, але існує "альтернативний" шлях: швидко зменшити населення планети до "золотого мільярда". Деякі критики проекту КВС подейкують, що дехто з політиків може і на це зважитися, не питаючи "ні фізиків, ні ліриків", а назвавши все "стрибком у стабільність". Не варто сподіватися і на повільне зниження кількості населення, слідуючи прогнозами демографів. Виробництво енергії, судячи з усього, має зростати, і 200 ТВт зможуть зробити тільки КВС! Інші джерела просто не встигнуть.
- Чи варто так поспішати? Деякі фахівці вважають, що нафти на XXI вік вистачить, а впровадження нових технологій і зовсім допоможе знизити енергетичні витрати.
- Ви пропонуєте безпечний ядерний вибух. Навіть в Минатоме в це не всі вірять: раптом рвоне в сто перший раз?
- У світі за півстоліття було зібрано кілька десятків тисяч ядерних боєприпасів. Двічі їх навмисно підривали над Японією. Двічі "кидали" наші конкуренти і навіть один раз розпорошили без ядерного вибуху кілька кілограмів плутонію над іспанськими помідорами. "Цивілізоване людство" ці випадки не визнає "катастрофами століття". Такий вважають перевищення допустимої потужності одного з сотень реакторів на кілька секунд. Фахівці знають, що перевищення енергії вибуху навіть на 10 відсотків - рідкість, можливостей для зниження - багато. Запас міцності в КВС планується в 5-10 разів. І якщо в реактор закладається запас палива на роки, то в КВС - на півгодини. Неконтрольовану енергію в ньому просто взяти ніде. Якщо ж паливо "добре перекласти", дейтерій зовсім не вибухне. Для реакторщіков це не зовсім звична ситуація. До того ж в КВС заряд збиратимуть дистанційно безпосередньо у вибуховій камері з частин, які окремо до ядерного вибуху не здатні. Максимум, що може статися "нехорошого", - це вибух під час відсутності натрієвої захисної стінки в камері. Тоді внутрішня сталева оболонка буде пошкоджена, котел виявиться непридатним до подальшої експлуатації, але витоку радіоактивних матеріалів не відбудеться.
- Але як бути з режимом нерозповсюдження? Та й тероризм, проте, набирає силу?
- Подільний матеріал, який використовується в КВС, не може бути накопичено терористами, ні одинаком, ні державою. Використовуючи його відразу після виділення, персонал працює без побоювань. Але вже через місяць терорист, який збирає з нього бомбу, приречений на загибель. Красти готовий заряд теж марно: через годину після складання і "заправки" він втрачає здатність вибухати. Пояснюється це просто. Уран в заряді опромінюють швидкими нейтронами. При цьому нейтрон, який потрапив в ядро урану-233, з певною ймовірністю вибиває з нього два, утворюючи ядро урану-232. Уран-232 має період напіврозпаду 70 років, тому активність його висока. До того ж від нейтронного випромінювання урану легко захиститися: його сильно поглинає вода. Але в продуктах ланцюжка перетворень урану-232 є талій-208, що випускає "жорстке" гамма-випромінювання з енергією 2,7 МеВ. І якщо "паливо" заряду в перші години не представляє небезпеки, оскільки в ньому ще немає талію, то вже через тиждень з ним краще звертатися тільки за допомогою роботів. Активна зона реактора з урану, виробленого для КВС, буде вкрай небезпечна для людини через місяць після виготовлення. Адже поступово швидкість напрацювання талію зростає, і через кілька годин матеріал "демаскує" себе, через добу створює проблеми з дотриманням норм радіаційної безпеки, через тиждень стає небезпечний, а через місяць - смертельний для збирача заряду і навіть "підношувача боєприпасу". Так що "не позаздриш терористові!" - сказав Андрій Дмитрович Сахаров ще чверть століття тому з приводу установки, схожої з КВС, в уже згаданій статті.
- А чи не вийде так, як написала "Российская газета": "Пряме використання в КВС збройових технологій призведе до того, що треті країни отримають ядерне і термоядерна зброя в чистому вигляді."
- Виходить, що Росія повинна стати батьківщиною КВС: палива для нього потрібно мало, хімічні забруднення відсутні, а радіоактивних відходів утворюється набагато менше, ніж при спалюванні вугілля?
- Так, ні у вугілля, ні у брідерної реакторів такої можливості немає, якщо навіть "кінець нафти" настане тільки в 2050 році. При переході з вуглеводневого палива і на КВС, і на вугілля, і на АЕС виникає одна і та ж проблема: до того як корисна енергія енергоустановки буде використана, необхідно вкласти значні кошти. При будівництві КВС - це витрати на спорудження корпусу, здатного витримати ядерні вибухи. У разі брідерної реакторів - на одержання плутонію. При переході на вугілля - на спорудження шахт, залізниць, вагонів, котлів і т. П. Тобто, якщо замінювати нафту вугіллям, енергія, витрачена на розвиток вугільної промисловості, буде повернута тільки до 2040 року. Брідерної енергетика може компенсувати витрати ще на 10-15 років пізніше. У КВС такі шанси є вже до 2025 року, але запас часу з кожним роком зменшується.
- Що потрібно ще?
- Тільки політичне рішення вищого керівництва країни, щоб побудувати дослідний зразок КВС. Адже котел вибухового згоряння підпадає під дію Договору про загальну заборону ядерних випробувань. Договір допускає їх мирні застосування (на цьому свого часу наполіг Китай), проте передбачає процедурами, що залишають потенційних інвесторів в невіданні щодо термінів впровадження КВС. Цей документ передбачає, що держава, яка бажає провести відповідні випробування, повинно довести їх мирний характер.
"У російській вибуховий дейтерієвої енергетики багато переваг. Це одна з небагатьох" високих технологій ", відповідних нашому розвитку і справжнім потребам людства", - переконаний керівник проекту Геннадій Олексійович Іванов.
Та й велика частина шляху вже пройдена - створений джерело дейтерієвої енергії. На думку розробників, пора спроектувати і побудувати експериментальний котел вибухового згоряння, перевірити на ньому правильність всіх технічних рішень і протягом декількох років виробляти комерційно вигідну енергію. Мінімальна енергія вибуху в котлі, швидше за все, складе 1-2 кілотонни в тротиловому еквіваленті. Вартість складе від 100 до 600 мільйонів доларів в залежності від частки виробленої електроенергії, терміну служби, запасу міцності і т.п. Споруда котла для теплопостачання Челябінська і Єкатеринбурга (по 1,5-2,0 гигаватта тепла на кожне місто), на думку вчених, обійдеться не дорожче 300 мільйонів доларів - "смішні гроші" в масштабах країни.
