Задача трех дел
Какие атомные технологии сегодня дают ответы на вопросы будущего
Энергия без отходов, фабрики живых органов и квантовые компьютеры. Это не сценарий фантастического фильма — это три технологии, которые трансформируют наше будущее. Рассказываем, как замкнутый ядерный топливный цикл (ЗЯТЦ), квантовые вычисления и биофабрикация изменят жизнь человека.
Неисчерпаемый источник энергии
Представьте, что вы залили полный бак бензина, но использовали всего 1/100 от его объема. Так сегодня работают атомные станции — они извлекают лишь 1% энергии из урана. По словам кандидата технических наук и начальника отдела АО «Прорыв» (входит в «Росатом») Елены Родиной, ЗЯТЦ — как мудрый повар, который из вчерашних «остатков» готовит новые полноценные блюда.
«Технология работает благодаря «магии быстрых нейтронов». При делении одного атома урана образуется 2–3 нейтрона. Один поддерживает цепную реакцию, как огонь в печи, а второй превращает «неделящийся» уран-238 (которого в природном уране 99%) в «делящийся» плутоний-239. Получается парадокс — реактор производит больше топлива, чем потребляет, словно печка, которая создает дрова во время горения», — объяснила Елена Родина.
Замкнутый ядерный топливный цикл решает три основные задачи, определяющие будущее атомной энергетики.
- Ограниченность урановых ресурсов. Сейчас используется только 1% энергетического потенциала урана, а ЗЯТЦ позволяет использовать 99%. Это увеличивает эффективность в 100 раз. Фактически создается практически неисчерпаемая топливная база на тысячи лет вперед.
- Накопление радиоактивных отходов. В России ежегодно накапливаются сотни тонн отработавшего ядерного топлива, но перерабатывается менее 15%. ЗЯТЦ сокращает объем отходов, а главное — уменьшает период их радиационной опасности с сотен тысяч лет до 200–300 лет. Долгоживущие радиоактивные элементы «выжигаются» в быстрых реакторах, превращаясь в короткоживущие продукты.
- Безопасность. Новые реакторы построены на принципах естественной безопасности. Например, инновационный свинцовый реактор БРЕСТ-300, который возводится в рамках Опытно-демонстрационного энергетического комплекса (ОДЭК) в г. Северске Томской области, спроектирован так, что даже при полном отключении всех систем управления реактор самостоятельно переходит в безопасное состояние. Физические законы и интегральная конструкция реактора исключают возможность тяжелых аварий.
Благодаря проекту «Прорыв» Россия может стать первой страной, которая на практике покажет работу ЗЯТЦ в промышленных масштабах уже к 2030 году. Когда технология начнет массово внедряться, в стране будут появляться мощные промышленные энергетические комплексы (ПЭК). При использовании 99% энергетического потенциала урана топливная составляющая в стоимости потребляемой жителями электроэнергии снизится.
Но главное преимущество для населения — надежное энергетическое обеспечение и безопасность. Запасы широко используемых в мире углеводородных ресурсов для получения жизненно необходимого электричества и тепла истощаются, и только крупномасштабная ядерная энергетика на основе ЗЯТЦ позволит получить практически неисчерпаемый источник энергии.