Мир на пике – Мир в пике

Кроме того, что «клоп» не по-детски фонит, других неприятных особенностей у него нет — в обычном современном энергетическом реакторе, под «живительным потоком тепловых нейтронов» изотоп ²³⁴U потихоньку превращается в свою старшую сестру — ²³⁵U. Поэтому для целей получения энергии его считают «в общий зачет» с ²³⁵U.

Однако на превращение ²³⁴U в ²³⁵U все-таки приходится тратить один лишний нейтрон, а учитывая, что девушка-«ядерная спичка» (²³⁵U) при делении нам выдает эти нейтроны скупо и под четкий счет (обычно 2–3 нейтрона на деление), то тратить один из них на «конвертацию» клопа обидно, но приходится.

[63]

Разобравшись с ураном, перейдем к торию. Здесь наблюдаемая картинка гораздо проще, чем у урана. Природный торий представлен лишь одним квазистабильным изотопом — ²³²Th, который, как и основной изотоп урана — ²³⁸U, имеет период полураспада, исчисляемый миллиардами лет. Если быть точным, то у ²³⁸U это 4,47 млрд лет, а у ²³²Th — 14,05 млрд лет, то есть торий будет на нашей планете, когда уже никакого урана и в помине не останется.

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.