Наскоро норвежката корабостроителна компания Ulstein обяви намерението си да построи кораба „Тор“, който ще се задвижва от малък ядрен реактор, захранван от разтопени соли на химичния елемент торий. Специалното при „Тор“ е, че той е проектиран като кораб с електрически двигател, който обаче ще може да захранва батериите и на други електрически кораби, дори в открито море. Той е част от тенденцията за увеличаване на електрическите кораби тъй като те не допринасят за замърсяването на Световния океан. Корабът „Тор“ ще бъде универсален помощен кораб: освен че ще зарежда акумулаторите на други електрически кораби в открито море, при нужда той ще спасява хора от потъващи кораби и ще гаси пожари. Новото при „Тор“ е типът захранване, източникът на енергия - корабът ще черпи енергия за екологичния си електрически двигател от ядрен реактор. Ядрени реактори, като източник на енергия за плавателни съдове, се ползват още от 50-те години на XX в. По време на студената война ядрени подводници се разработват и от САЩ, и от СССР. Ядрени реактори са задвижвали и съветски, а днес и руски ледоразбивачи в Северния ледовит океан. Техните реактори са извличали енергията си по начин, който днес се приема за традиционен: от уран или плутоний в реактор с водно охлаждане. Новото и интересното в идеята на Ulstein е използването на ториев ядрен реактор, който използва като гориво редкоземния елемент торий и не зависи от вода под високо налягане за охлаждането си. Вместо това ядрената реакция се осъществява в течни соли на тория и енергията от разделянето на ториевите атоми се използва за производство на електрически ток. Никога до този момент ториев реактор не е бил използван на плавателен съд, било то кораб или подводница. При използването му в плавателни съдове, неговото предимството е, че реакторите могат да са по-малки и по-леки в сравнение с традиционните ядрени реактори, които разчитат на уран и вода под налягане. Това прави технологията приложима и за по-малки кораби, а не само за ледоразбивачи, самолетоносачи или подводници.
Предполагаемите полезни качества на тези реактори надхвърлят намаляването на вредните емисии от корабите. Очаква се, че и на сушата ториевите реактори ще могат да се използват за производство на електроенергия без вредни емисии.
Първият ядрен реактор, извличащ електроенегия от разтопени соли на тория е бил създаден през 1964 г. в американския изследователски център Oak Ridge National Laboratory в щата Тенеси. Работил е без инциденти до 1969 г., когато е бил изключен след спиране на финансирането поради липса на интерес и разпространението на урановите ядрени централи.
Този изследователски реактор остава единственият специално изграден ториев реактор до септември 2021 г., когато Китай пуска в експлоатация експериментален ториев реактор край град Вувей в пустинята Гоби. Предстои да бъде подложен на разнообразни тестове. Ако те бъдат успешни, Китай се надява да направи много по-големи комерсиални реактори, които да намалят зависимостта на азиатската страна от електроенергия, извлечена посредством изгаряне на въглища. Замърсяването на въздуха в Китай от фини прахови частици, отделящи се при преработката на въглища е огромен проблем. Значителен брой хора умират всяка година от различни респираторни заболявания, причинени от замърсяването. Особено остър е проблемът и в самия Пекин, което дава на Китай има значителен стимул да разшири ядрената си енергетика. Отделно от това, замърсяването на въздуха от топлоелектрическите централи отдавна е обект на критика от страна на различни екологични организации и на държавите, които защитават споразуменията за борбата с климатичните промени.
Съществува още един ториев реактор, Какрапар-1, разположен в Индия, който обаче е конвертиран уранов реактор, преработен за работа с торий.
Както се вижда, технологията е нова и недостатъчно проучена. Затова се налага да направим уговорката, че към момента тези предимства са малко проучени на теория или предполагаеми. Само опитът ще покаже дали и доколко теоретичните предвиждания ще се потвърдят. Все пак, нека се запознаем с мнението на специалистите за това какви ползи би могло да извлече човечеството от експлоатирането на ториеви реактори.
Предимства
Първото предимство на тази технология е относително по-широката достъпност на изходното вещество. Според геолозите, торият е около три пъти по-разпространен от урана в земната кора. Ториевите находища няма да бъдат изчерпани толкова бързо, колкото урановите. Предполага се, че поне 16 страни разполагат с индустриално значими находища на торий, от който биха могли да се добият общо над 6 млн. тона торий.
Важно предполагаемо преимущество на ториевите реактори пред традиционните е тяхната по-голямата безопасност. В предлаганите конструкции на ториеви реактори се предвижда вграждането на специален предпазител, който се разтопява при прекомерно повишаване на температурата и позволява контролирано изтичане на ториевите соли в съдове, разположени под реактора. След изтичането, температурата се понижава и ядрената реакция спира. Според разработките, ториевите реактори не биха могли да се разтопят или взривят в аварии подобни на тези в Чернобил (1986 г.) и Фукушима (2011 г.).
Наред с това, според ядрените инженери, ториевите реактори могат да бъдат по-малки по размер и с относително по-просто устройство, тъй като в тях не се предвижда да се поддържа високо налягане. Всичко това ги прави по-евтини за изграждане, по-бързи за инсталиране и по-лесни за поддръжка.
Учените предполагат също така, че ториевите реактори ще позволят утилизиране на голяма част от радиоактивните отпадъци от съществуващите в момента ядрени електроцентрали. В тория сам по себе си не може да се стартира верижна реакция и за тази цел се налага да се използва друг радиоактивен елемент от споменатите радиоактивни отпадъци. Наред с това, за ториевите реактори могат да използват обогатен уран или плутоний от ядрени оръжия, които са снети от въоръжение. По този начин технологията би могла косвено да допринесе и за възобновяване на ядреното разоръжаване в бъдеще.
Съществено предимство на тория е, че радиоактивните му отпадъци имат много по-кратък период на полуразпад. Учените предполагат, че този период ще бъде максимум 500 години. За сравнение, периодът на полуразпад на ядрените отпадъци от урановите електроцентрали е приблизително 10 000 години.
Освен всичко изброено, ториевите реактори се нуждаят от много по-малко количество вода, защото не се нуждаят от сложно и скъпо охлаждане като урановите. Точно това позволява на китайския експериментален реактор да се намира в пустинята.
Не на последно място специалистите отбелязват, че практическото извличане на материал за ядрени оръжия от ториев реактор би било много трудно, макар да е теоретично възможно.
Недостатъци
Сред недостатъците на разглежданата технология, на първо място се откроява липсата на натрупан опит. Учените отбелязват също, че за успешната експлоатация на подобни реактори е необходимо разработването на устойчиви на корозия материали, от които да се изграждат реакторите, тъй като солите на тория имат много голяма корозивна сила.
Не бива да се забравя също, че технологията не е безотпадъчна. При този вид реактори също ще има ядрени отпадъци, които ще трябва да се погребват в дълбоки, изолирани съоръжения като финландското хранилище „Онкало“, което се очаква да приеме първите си радиоактивни отпадъци през 2023 г.
Според някои критици, ториевите централи не биха могли да покриват реалните си разходи, печалбата на тези предприятия би идвала от държавни субсидии. Тази теза се застъпва основно от противници на ядрената енергетика, които настояват инвестициите да се насочват изцяло към възобновяеми източници на електроенергия.
Недостатък на възобновяемите източници на електроенергия на свой ред е тяхната непостоянност. Слънцето не свети през нощта, а вятърът не е целогодишен. За сметка на това, ядрените централи произвеждат енергия денонощно. По този начин те стабилизират енергийните системи и осигуряват електричество за периоди с високо потребление, в които възобновяемите източници може да не успеят да посрещнат нуждите на потребителите.
Магическо решение за проблемите с недостига на енергия не може да има и затова за проблемите на енергетиката трябва да се мисли системно и да се търси взаимно допълване между различните технологии. На дневен ред е и реалната опасност Китай да изпревари Европа и Северна Америка в областта на ториевите реактори. Ако се наложи да внасяме и тази технология от Китай, ще трябва да посрещнем нова и рискована енергийна зависимост с всички произтичащи от това икономически и политически последици.
Предполагаемите полезни качества на тези реактори надхвърлят намаляването на вредните емисии от корабите. Очаква се, че и на сушата ториевите реактори ще могат да се използват за производство на електроенергия без вредни емисии.
Първият ядрен реактор, извличащ електроенегия от разтопени соли на тория е бил създаден през 1964 г. в американския изследователски център Oak Ridge National Laboratory в щата Тенеси. Работил е без инциденти до 1969 г., когато е бил изключен след спиране на финансирането поради липса на интерес и разпространението на урановите ядрени централи.
Този изследователски реактор остава единственият специално изграден ториев реактор до септември 2021 г., когато Китай пуска в експлоатация експериментален ториев реактор край град Вувей в пустинята Гоби. Предстои да бъде подложен на разнообразни тестове. Ако те бъдат успешни, Китай се надява да направи много по-големи комерсиални реактори, които да намалят зависимостта на азиатската страна от електроенергия, извлечена посредством изгаряне на въглища. Замърсяването на въздуха в Китай от фини прахови частици, отделящи се при преработката на въглища е огромен проблем. Значителен брой хора умират всяка година от различни респираторни заболявания, причинени от замърсяването. Особено остър е проблемът и в самия Пекин, което дава на Китай има значителен стимул да разшири ядрената си енергетика. Отделно от това, замърсяването на въздуха от топлоелектрическите централи отдавна е обект на критика от страна на различни екологични организации и на държавите, които защитават споразуменията за борбата с климатичните промени.
Съществува още един ториев реактор, Какрапар-1, разположен в Индия, който обаче е конвертиран уранов реактор, преработен за работа с торий.
Както се вижда, технологията е нова и недостатъчно проучена. Затова се налага да направим уговорката, че към момента тези предимства са малко проучени на теория или предполагаеми. Само опитът ще покаже дали и доколко теоретичните предвиждания ще се потвърдят. Все пак, нека се запознаем с мнението на специалистите за това какви ползи би могло да извлече човечеството от експлоатирането на ториеви реактори.
Предимства
Първото предимство на тази технология е относително по-широката достъпност на изходното вещество. Според геолозите, торият е около три пъти по-разпространен от урана в земната кора. Ториевите находища няма да бъдат изчерпани толкова бързо, колкото урановите. Предполага се, че поне 16 страни разполагат с индустриално значими находища на торий, от който биха могли да се добият общо над 6 млн. тона торий.
Важно предполагаемо преимущество на ториевите реактори пред традиционните е тяхната по-голямата безопасност. В предлаганите конструкции на ториеви реактори се предвижда вграждането на специален предпазител, който се разтопява при прекомерно повишаване на температурата и позволява контролирано изтичане на ториевите соли в съдове, разположени под реактора. След изтичането, температурата се понижава и ядрената реакция спира. Според разработките, ториевите реактори не биха могли да се разтопят или взривят в аварии подобни на тези в Чернобил (1986 г.) и Фукушима (2011 г.).
Наред с това, според ядрените инженери, ториевите реактори могат да бъдат по-малки по размер и с относително по-просто устройство, тъй като в тях не се предвижда да се поддържа високо налягане. Всичко това ги прави по-евтини за изграждане, по-бързи за инсталиране и по-лесни за поддръжка.
Учените предполагат също така, че ториевите реактори ще позволят утилизиране на голяма част от радиоактивните отпадъци от съществуващите в момента ядрени електроцентрали. В тория сам по себе си не може да се стартира верижна реакция и за тази цел се налага да се използва друг радиоактивен елемент от споменатите радиоактивни отпадъци. Наред с това, за ториевите реактори могат да използват обогатен уран или плутоний от ядрени оръжия, които са снети от въоръжение. По този начин технологията би могла косвено да допринесе и за възобновяване на ядреното разоръжаване в бъдеще.
Съществено предимство на тория е, че радиоактивните му отпадъци имат много по-кратък период на полуразпад. Учените предполагат, че този период ще бъде максимум 500 години. За сравнение, периодът на полуразпад на ядрените отпадъци от урановите електроцентрали е приблизително 10 000 години.
Освен всичко изброено, ториевите реактори се нуждаят от много по-малко количество вода, защото не се нуждаят от сложно и скъпо охлаждане като урановите. Точно това позволява на китайския експериментален реактор да се намира в пустинята.
Не на последно място специалистите отбелязват, че практическото извличане на материал за ядрени оръжия от ториев реактор би било много трудно, макар да е теоретично възможно.
Недостатъци
Сред недостатъците на разглежданата технология, на първо място се откроява липсата на натрупан опит. Учените отбелязват също, че за успешната експлоатация на подобни реактори е необходимо разработването на устойчиви на корозия материали, от които да се изграждат реакторите, тъй като солите на тория имат много голяма корозивна сила.
Не бива да се забравя също, че технологията не е безотпадъчна. При този вид реактори също ще има ядрени отпадъци, които ще трябва да се погребват в дълбоки, изолирани съоръжения като финландското хранилище „Онкало“, което се очаква да приеме първите си радиоактивни отпадъци през 2023 г.
Според някои критици, ториевите централи не биха могли да покриват реалните си разходи, печалбата на тези предприятия би идвала от държавни субсидии. Тази теза се застъпва основно от противници на ядрената енергетика, които настояват инвестициите да се насочват изцяло към възобновяеми източници на електроенергия.
Недостатък на възобновяемите източници на електроенергия на свой ред е тяхната непостоянност. Слънцето не свети през нощта, а вятърът не е целогодишен. За сметка на това, ядрените централи произвеждат енергия денонощно. По този начин те стабилизират енергийните системи и осигуряват електричество за периоди с високо потребление, в които възобновяемите източници може да не успеят да посрещнат нуждите на потребителите.
Магическо решение за проблемите с недостига на енергия не може да има и затова за проблемите на енергетиката трябва да се мисли системно и да се търси взаимно допълване между различните технологии. На дневен ред е и реалната опасност Китай да изпревари Европа и Северна Америка в областта на ториевите реактори. Ако се наложи да внасяме и тази технология от Китай, ще трябва да посрещнем нова и рискована енергийна зависимост с всички произтичащи от това икономически и политически последици.
