Valery Konstantinovich Larin, eden vodilnih svetovnih strokovnjakov za energijo torija, član strokovnega sveta revije Rade Lands, doktor tehničnih znanosti, bivši izvršni direktor večjih največjih podjetij Sredmaša - o kodeksu zaupanja, novih priložnostih v razvoju Arktike, o evoluciji in svetlo prihodnost jedrske energije, ki si je ni mogoče predstavljati brez uporabe edinstvenega elementa - torija. Kaj je torij? Kakšni so njegovi prednosti in slabosti? Zakaj je torij že izbran v drugih državah? končni klici pred velikim nastopom, na katerega morda ne bomo dobili povabila, če danes zamudimo svojo priložnost za ustvarjanje torijeve supertehnologije za novo tehnološko dobo.
Torij kot alternativa uranu
Torij je nekajkrat bolj bogat v zemeljski skorji kot naravni uran. Torij in eden izmed izotopov v njem, uran-232, sta lahko precej učinkovit vir jedrske energije namesto široko uporabljenega goriva, ki temelji na 235. izotopu urana. Torijeva energija ima številne kolosalne prednosti. Kateri? Prvič, varnost: v reaktorju, ki uporablja torij kot baterijo, ni presežne reaktivnosti. To je zagotovilo, da se tako grozne nesreče, kot je otok Tri milje v Ameriki, kot Černobil, kot Fokushima, ne bodo nikoli več ponovile. Celo akademik Lev Feoktistov je zapisal, da ima vsak jedrski reaktor, ki deluje v današnji konfiguraciji in tehnologiji, noro presežno aktivnost. Pravzaprav je v enem reaktorju več deset ali celo sto bomb,kar nas sili v resne ukrepe za zaščito: pasti, posebne zasnove in tako naprej, kar seveda močno poveča stroške proizvodnje in vzdrževanja. Druga prednost energije torija je, da ni težav z odstranjevanjem odpadkov. Gorivo smo prisiljeni napolniti v trenutnih reaktorjih VVER vsakih leto in pol. To je 66 ton aktivne snovi, ki jo je treba enkrat naložiti. Še več, stopnja izgorelosti ni tako visoka, veliko je odpadkov, kar je polno številnih težav. Mislim na sekundarno odstranjevanje aktivnih elementov, plutonij se proizvaja v velikih količinah. Torijeva energija nima vsega tega. Zakaj? Torij ima precej daljšo razpolovno dobo - v praksi deset let ali več. To zagotavlja učinkovitejšo uporabo, manj stroškov ravnanja,povečanje ICUI in tako naprej. Da, priznati je treba, da se zaradi različnega razpolovnega časa torija tvorijo drugi aktivnejši aktinidi, vendar je na tej stopnji ta težava precej rešljiva. So pa tudi velike prednosti. Se strinjate, obstaja razlika: leto in pol in deset let?
Glavni torij, ki vsebuje minerale, je monazit, ki vsebuje redke zemlje. Ko se torej pogovarjamo o tororiju kot gorivu za prihodnjo energijo, kot o naslednji stopnji razvoja jedrske energije, se bomo seveda osredotočili na kompleksno predelavo monazitnih surovin in ločevanje redkih zemelj - to v bistvu naredi uporabo torija tržno bolj ekonomično in privlačno. Obstaja zelo resen potencial za razvoj energije, gospodarstva in rudarske industrije. Torij v Rusiji je v obliki monazitskih peskov. Ta tehnologija mora biti industrijsko razvita, preizkušena in, kar je najpomembneje, stroškovno učinkovito. Vse se da narediti v laboratoriju.
Težava iskanja torijskih nahajališč je podobna težavi iskanja nahajališč redkozemeljskih kovin - njegova sposobnost koncentracije je šibka, torij pa se zelo nerada zbira v kakršnih koli pomembnih nahajališčih, saj je zelo razpršen element zemeljske skorje. Torij je v majhnih količinah prisoten v granitu, prsti in tleh. Torij ponavadi ne rudijo ločeno, pridobivajo ga kot stranski proizvod pri pridobivanju redkih zemeljskih elementov ali urana. V številnih mineralih, vključno z monazitom, torij zlahka nadomesti atom redko zemeljskega elementa, kar pojasni naklonjenost torija do redkih zemelj.
Razviti moramo lastno proizvodnjo
Promocijski video:
Nekoč sta bila Efimu Pavloviču Slavskemu in Igorju Vasiljeviču Kurčatovu napisana poročila, da je treba preiti na torijev cikel. In torijska elektrotehnika je bila eksperimentalno izvedena: reaktorji so delovali v Majaku in v Nemčiji. Toda hkrati je bilo treba razviti vojaško smer, povezano z energijo, in v skladu s tem delati na plutoniju, program torija pa je bil zamrznjen. Zato je odločitev, ki jo je sprejel naš predsednik, da je treba začeti delati v tej smeri, se okrepiti in morda celo pospešiti, zelo pravilna in pravočasna. Danes nam nihče ne bo dal druge priložnosti. Kitajska, Indija in skandinavske države imajo zelo resen program torija. Kmalu bodo šli vsi tako daleč, da ne bomo nikogar dohiteli. Kitajska je šla tako daleč v razvoj redke zemeljske industrije s svojo rudno bazo,da se danes s tem ne bomo prestrašili Kitajske. Lahko bi dohiteli Kitajsko in bili dolžni storiti vse, da bi Kitajska od nas, vsaj korak, dva, ostala v ozadju v jedrskem inženiringu, v jedrskih tehnologijah. Ampak na žalost popuščamo tudi tukaj. Kitajska želi na trg vstopiti s svojimi jedrskimi reaktorji z lastno tehnologijo. In lahko zagotovim, da bomo glede na položaj, ki ga imamo zdaj, ta boj izgubili.
Že zdaj ponujajo reaktorje z majhno močjo in žal bodo to priznali, industrializirali bodo plavajoče reaktorske naprave hitreje kot mi - naši ministrski tovariši so zelo zainteresirani za te reaktorje, namesto da bi razvijali lastno proizvodnjo. Razviti se moramo. Na primer, plinski reaktorji, visokotemperaturni plinsko hlajeni reaktorji so pravzaprav zelo obetavna smer. Toda iz nekega razloga to počnemo tudi zelo počasi, plašno, inertno.
Na žalost nas je skozi devetdeseta leta prevladovala ideologija, da je na primer na Kitajskem lažje in ceneje kupiti redke zemlje, kot narediti lasten izdelek.
Napoved svetovne proizvodnje jedrske energije z uporabo različnih vrst reaktorjev:
Koliko stane novo gorivo
Proizvajalci so konzervativci. In njihov konzervatizem je upravičen. Filozofija proizvodnega delavca je jasna: imam dobro delujočo proizvodnjo, delam, odgovoren sem za načrt, za proizvodnjo, za ljudi, ki delajo. Vsaka inovacija mi prinaša tveganja. Tveganja nečesa novega, kar je treba preizkusiti, hkrati pa so vedno možne nekatere okvare, prekrivanja in podobno. Ali ga potrebujem? Raje bi živel v miru. Zato je konflikt takšnih interesov: razvoj, promocija novega in stališče konservativnega proizvodnega delavca, vedno bilo, je in bo. Druga stvar je, da jo je treba pametno premagati.
Danes obstajajo sorte uranovega goriva: nitrid, keramika, gorivo z dodatkom redkih zemelj. Zelo veliko število možnosti. In ali to poteka brez stroškov, brez denarja? Absolutno ne. Za pridobitev novega goriva na osnovi torija je treba razviti tehnologijo za izdelavo teh materialov. In preden rečemo, da je energija torija veliko dražja od urana, moramo narediti preprosto stvar - primerjalno ekonomsko analizo. Na primer, če se kot gorivo za reaktor uporabi talina torijevega fluorida, potem se mi zdi, da pridobiti torijeve fluoride ni tako drago. Če prejemamo gorivo v obliki sferičnih elementov - to je druga možnost, keramika - tretja možnost. Poleg tega tu govorimo predvsem o surovinah, o monazitu,vprašanje cene bo določeno ob upoštevanju zapletene uporabe. Se pravi, pridobivanje celotne količine redkih zemlje, urana in cirkonija iz monazita - vse to bo resno zmanjšalo stroške za proizvodnjo goriva na osnovi torija.
Zasnova prvega torijevega jedrskega reaktorja na svetu, ki so ga razvili v raziskovalnem centru za jedrsko energijo Bhaba v Bombaju v Indiji za uporabo torijumskih gorivnih celic za komercialno proizvodnjo električne energije.
Še malo o hitrih reaktorjih. Ni pomembno, po kateri tehnologiji, v kakšnem reaktorju, v kateri oblikovni različici za uporabo hitrih nevtronov, da vžgejo naravni material - v takšni ali drugačni količini bodo odpadki še vedno nastali. In odpadke je treba reciklirati. Če govorimo o čistosti metodologije in konceptov, kot tak ni zaprtega cikla in ne more biti. Toda v možnosti, ki jih daje torijeva energija, bo manj aktivnih odpadkov, ki jih je treba reciklirati.
Prepričan sem, da bomo v vsakem primeru postopoma prešli na energijo torija, zlasti ker najnovejše študije in izračuni fizikov Tomske politehniške univerze, teoretični izračun jedra, kažejo, da je možen evolucijski prehod na energijo torija v primerjavi z reaktorji svetlobe in vode. To ni takoj revolucija, ampak postopni prenos jedra obstoječih lahkih vodnih reaktorjev z delno zamenjavo jedra iz uranovega goriva v torij.
Center za raziskovanje jedrske energije Bhaba (Indija)
Preden obesite žige, da je to slabo, in to je dobro, se morate resno lotiti resničnega posla. Recimo, da naredimo nekaj gorivnih palic in vse skupaj zaženimo na testnih stojalih. Odstranite vse lastnosti jedrske fizike. Potrebno je narediti veliko raziskav in dolgoročno. In dlje kot odlašamo z argumentom, da je težko in težko, bolj bomo zaostajali v razvoju. Vse morate storiti pravočasno. Nekoč se je s tem ukvarjal Sredmash, v naših podjetjih je dobival kovinski torij in te tehnologije so bile na voljo. Treba je dvigniti staro izkušnjo, stara poročila, verjetno so vsa ohranjena v arhivih in strokovnjaki jo bodo našli. Upoštevajoč, kar je bilo storjeno, in nove priložnosti, je treba nadaljevati to celotno zadevo.
Nekaj nahajališč torija v Rusiji:
- Tugan in Georgievskoe (regija Tomsk)
- Ordynskoe (Novosibirska regija)
- Lovozerskoe in Khibinskoe (regija Murmansk)
- Ulug-Tanzekskoe (Republika Tyva)
- Kiyskoe (Krasnojarsko ozemlje)
- Tarskoe (Omsk)
- Tomtorskoe (Yakutia)
Torij za Arktiko in širše
Obstaja velika potreba po serijskih mobilnih in stacionarnih elektrarnah ultra nizke in nizke moči (od 1 do 20 MW), ki se lahko uporabljajo kot viri energije in toplote pri razvoju severnih ozemelj, razvoju novih nahajališč, pa tudi po oskrbi z električno energijo za oddaljene vojaške garnizone in velike mornariške baze v severni in pacifiški floti. Te naprave bi morale imeti čim daljše obdobje delovanja, ne da bi ponovno naložile jedrsko gorivo, med njihovim delovanjem ne bi smeli kopičiti plutonija, morali bi jih enostavno vzdrževati. Ne morejo delovati v ciklu urana-plutonija, ker se plutonij med njegovo uporabo nabira. V tem primeru je obetavna alternativa uranu uporaba torija.
Energetski problem na Arktiki je težava številka ena. In to je treba storiti popolnoma jasno. Na dragi beloruski prijatelji so zdaj na Zhodinu izdelali največji BelAZ na svetu, nosilnost 450 ton. Da bi ta "BelAZ" normalno deloval, se vse njegove kolesne dvojice vozijo ločeno, vsako kolo ima ločen motor. Da pa bi dobili elektriko, obstajata dva ogromna dizla, ki poganjata električne generatorje, vse razdelita tem elektromotorjem. Naredimo majhen torijev reaktor in ga ni treba namestiti neposredno na ta BelAZ. Lahko naredite različne možnosti. Na primer, zelo učinkovito bi bilo uporabiti torijeve reaktorje majhne moči za proizvodnjo vodika. In vse motorje prenesite na vodik. V zvezi s tem teoretično dobimo sijajno sliko,ker s sežiganjem vodika dobimo vodo. Absolutno "zelena" energija, o kateri vsi sanjajo. Ali pa bomo naredili jedrske elektrarne na osnovi reaktorjev z majhno močjo. Z nadaljnjim razvojem in raziskovanjem Arktike bodo mobilni lokalni reaktorji, reaktorske elektrarne z majhno močjo po mojem mnenju dali noro narodnogospodarski učinek. Prav noro. Morali bi biti ravno mobilni, lokalni, mobilni. In mislim, da na Arktiki ni tako težko izdelati reaktorjev z nizko močjo torija s preobremenitvijo desetih let ali več. Da, reaktorje z majhno močjo je mogoče izdelati z obstoječimi tehnologijami: vzemimo reaktorje, ki jih imamo v mornarici, na podmornicah in na jedrskih ladjah. Obujmo jih. Začnimo izkoriščati. Vse to je mogoče storiti. Toda težave pri obratovanju in razgradnji,nakladanje, razkladanje in odstranjevanje v težkih razmerah severnih zemljepisnih širin bo znatno otežilo uporabo te vrste namestitve.
Še en dober primer. V ogromnih jakutskih kamnolomih Alrosa na rudniških oddelkih Lebedinskega GOK uporabljamo težka vozila BelAZ ali Caterpillar za pridobivanje železove rude in obstaja velik problem prezračevanja kamnolomov pred emisijami izpušnih plinov in po obsežnih eksplozijah za rušenje rude. Kaj se uporablja? Do letalskih helikopterskih motorjev, ki pa tečejo tudi na fosilno gorivo, kerozin itd., Se posledično pojavi sekundarno onesnaženje kamnoloma. Pri prehodu na vozila z reaktorji na toriju ni treba prezračevati odprtih jam, skladišča z gorivom in mazivi niso potrebna itd.
Zame je šok, ko Rusija, pravna naslednica Sovjetske zveze, ne more zagotoviti jedrski industriji naravne sestavine, uranove surovine. Ne razumem tega, toda vzgojena sem bila v stari šoli in nisem delala nikjer drugje, razen v Sredmašu. Ni šala, pred časom smo bili, sodeč po uradnih virih Rosatoma, primorani kupiti surovine v Avstraliji.
Ruska podjetja, pravijo, so nerentabilna, toda zakaj so v tem primeru podobna podjetja v Ukrajini, kjer sta tudi podzemno rudarjenje in vsebnost kovin v rudi podobno kot naša? Verjetno je prišla potreba, država mora imeti državne rezerve strateških materialov za razvoj jedrske energije, pa tudi za industrijo na splošno. Ob upoštevanju takšnih trikov, ki se dogajajo (sankcije ipd.), Nas lahko vsak trenutek postavi v zelo, zelo neprijetno, odvisen položaj.
Kadar gre za načelna vprašanja, varnost države, ne le z vidika obrambne sposobnosti, je državna varnost obsežen in ogromen koncept, ne gre pa le za orožje. To vključuje hrano in druge strateške stvari.
Plavajoče jedrske elektrarne - eden najbolj obetavnih projektov za razvoj Arktike - bi lahko bili dobro opremljeni s torijevimi reaktorji, majhnimi in "dolgo igrajo".
Kje je sedež analitikov in specialistov?
Zdi se mi, da bi moralo biti pod katerim koli ministrstvom nekakšen sedež analitikov, svetovalcev, sivih kardinalov, če hočete, pokličite jih, kar hočete, ki naj analizirajo ogromno informacij in ločijo pšenico od drobovja, ki določajo strategijo razvoja. Na žalost, še posebej danes, se odločitve pogosto sprejemajo brez ustrezne analize. Vodstvo v panogi bi se moralo ukvarjati z analitiko in strateškim načrtovanjem in jasno razumeti, v katero smer se bo industrija nadalje razvijala. In to bi moralo temeljiti na pravih analitikih.
Slaba novica je, da smo resnično pozabili na koncept "kritičnih kovin", na to, kaj je potrebno za razvoj jedrske industrije, za njegovo nemoteno delovanje. Po mojem razumevanju so itrij, berilij, litij slabo potrebni, srednje težka skupina je slabo potrebna - to so neodim, prazeodim, disprozij. Ti elementi so resnično potrebni v naslednjih 5-10-15 letih. Da, ugotovili smo, da potrebujemo te elemente. Zastavil bom preprosto vprašanje: gospodje šefi, gospodje tehnologi, te elemente smo dobili. Kaj bomo z njimi? Ali imamo sekundarno industrijo, ki je pripravljena narediti izdelke iz teh elementov? Kdo bo, če ta podjetja obstajajo? Najprej nam lahko povedo, da da, izdelali smo prototipe. Vprašanje je drugačno. Ste naredili nekaj, kar je konkurenčno? Ta izdelek je ruski in bo izdelek, ki je po svojih lastnostih boljši od nemškega,itd? Kot TV. Za vas bomo kot potrošnik dali ruski televizor in japonski televizor. Prepričan sem, da boste kupili japonsko. To je vprašanje - ali je industrija pripravljena uporabljati redke zemlje pravilno in v pravo smer. Ali smo pripravljeni iz njih narediti konkurenčen izdelek ali smo pridelali redke zemlje za prodajo na trgu? Kitajska z našo redko zemljo nas ne bo spustila na trg. Tu je kompleks problemov, ki jih moramo reševati celovito, vendar le izjavljamo.prodati na trgu? Kitajska z našo redko zemljo nas ne bo spustila na trg. Tu je kompleks problemov, ki jih moramo reševati celovito, vendar le izjavljamo.prodati na trgu? Kitajska z našo redko zemljo nas ne bo spustila na trg. Tu je kompleks problemov, ki jih moramo rešiti celovito, vendar le izjavljamo.
A veliko slabše je staranje kadrov, potencialov na ministrstvu, v državni korporaciji. In to se na žalost še posebej kaže v delitvi surovin. In delitev surovin je hrbtenica. Če nimate surovin, potem iz tega ne bo nič. Železo je mogoče graditi, kako pa se z železom napajati? Ne pravimo zaman, da moramo razmišljati in upoštevati raznolikost virov surovin, vključno s torijem. Ob tem ne smemo pozabiti na uran, ne smemo pozabiti tudi na nakopičene rezerve (naravna komponenta 238 v različnih oblikah). Vse to je treba uporabiti v ozko usmerjenem, kompetentnem, normalnem, ozemljenem segmentu, v različnih različicah. Diplomantov s Harvarda ne morete poslati v rudnik ali odvetnika v metalurško delavnico. Tja ne bodo šli. Kdo zdaj usposablja take strokovnjake? Na Uralu je bila celotna industrija,neposredno povezan z Minsredmašem, je kemijski inženiring. Najmočnejši kemični inženirski obrati na Uralu.
Paradoksalno je - danes nobena univerza v Rusiji ne usposablja specialistov za kemijsko tehniko. In kako bodo zasnovane naprave na splošno brez strokovnjakov? Starci bodo odšli. Vzemite vzorec VNIIHT zdaj, nihče ga ne bi razrezal. Če se motim, napišite, da se Valery Konstantinovich moti. To bo pravilno in pravilno. Tu vas obveščamo, da se takšna in takšna univerza pripravlja. Vesel bom le, da sem se motil, iskreno vesel. To rečem iz osebnih izkušenj. Pred kratkim sem bil na Uralu in se srečal z ljudmi, ki delajo v tej panogi, to so njihove besede. Rekli so mi: "Čez pet let lahko pozabiš, da je v Rusiji obstajala takšna industrija, kot je kemični inženiring." To so ljudje, ki imajo izkušnje z načrtovanjem in ustvarjanjem naprav za kemijsko inženirstvo: posebni sušilniki, posebne peči, enote za razkroj,za kemično razpadanje. To je posebna veja tehnologije, ki vključuje delo s kislinami v termičnih pogojih na tlačnih posodah.
Zakaj potrebuješ režiserja?
Bil sem generalni direktor treh največjih podjetij Sredmaša. Na to sem ponosen in vem, kako se je zgradil odnos med mano, kot direktorjem podjetja, vodjo centralnega odbora in ministrom. Odločal sem se v okviru financiranja in pristojnosti, ki sem jih imel. In bil sem odgovoren za to. Odločali smo se, izvajali smo teste. Upravičeno? Da. Vendar smo to storili. Nato smo na podlagi vsega tega upravičili in dokazali potrebo po takšnih odločitvah. To moramo storiti, to moramo izvesti, je v logiki razvoja industrije, potrebno je ipd. Zdaj vsi čakajo na ekipo iz Moskve, kaj naj storimo?
Vsak sistem odnosov, kateri koli sistem v panogi, nacionalnem gospodarstvu in kjer koli - to je sistem zaupanja. Če postavite režiserja, potem a) to pomeni, da mu zaupate, b) če mu zaupate, mu daste določen okvir za prosto plavanje. Toda direktor, poveljnik, ki je odgovoren za proizvodnjo, za ljudi, za varnost, za izpolnitev načrta, za milijon vseh funkcij, ne more nenehno poklicati iz Moskve in se potegniti nazaj: "ne delaj tega, ne glej sem, ne pojdi tja". Če se v proizvodnji nekaj zgodi, bo odgovoren režiser, ne tisti, ki ga potegne iz Moskve. Zdaj, oprostite, direktor podjetja ne more kupiti mila. Vse gre preko Moskve, prek razpisov. Če pa je tako, zakaj potrebujete režiserja? Odstranite ga in povejte iz Moskve, kaj je treba storiti.
Indonezijska nacionalna agencija za atomsko energijo (BATAN) načrtuje izgradnjo eksperimentalnega reaktorja (RDE) za testiranje z uporabo torijevega goriva.
To je vprašanje časa
Znanstvenikom, ki se resno ukvarjajo s hitrimi reaktorji, je povsem jasno, da je pravi zagon predviden leta 2030. Prej nihče ničesar ne načrtuje. Veliko težav. Staljeni svinec je jedka tekočina. Pretok svinca v hladilnih ceveh je vprašanje vprašanj: kaj se zgodi na vmesniku, kakšne so značilnosti mejnih slojev, kako se spreminjata prenos mase in prenos toplote, vprašanja, vprašanja, vprašanja. Dejstvo je, da imajo mejne plasti popolnoma različne fizikalno-kemijske lastnosti, obstajajo popolnoma različni koeficienti prenosa mase, prenosa toplote itd. Svinec mora biti določene kakovosti, z zahtevano vsebnostjo kisika. Veliko je vprašanj. Ali na ta vprašanja obstajajo odgovori? Ne vem. Potrebujemo številke, izračune.
Kar zadeva torij, je vse odvisno od tega, kako ga organiziramo, kako vse to konstruktivno uredimo, kakšno logistiko in kdo bo projekt vodil. Če bomo to zmogli kompetentno, bomo izbrali strokovnjake, ki so navdušeni nad idejo o torijevi energiji, dodelili bomo sredstva, poseben raziskovalni reaktor samo za te namene, s proizvodnjo goriva, mislim, da bomo praktični rezultat dosegli v dokaj kratkem času, kot je bilo v štiridesetih in petdesetih … Laboratoriji so že opravili pomemben del dela na fiziki jedra, predelavi monazita s selektivnim sproščanjem torija in proizvodnjo redkih zemelj. Vse, kar je bilo storjeno prej, je treba zbrati, analizirati in združiti v okviru delovne skupine za razvoj energije torija. In delati.