Китай строит первый в мире ядерный реактор с ускорителем
Даже несмотря на новогодние каникулы, завершившиеся на днях в Китае, на площадке в Хойчжоу (провинция Гуандун) ни на миг не затихала работа. Там строится ускорительная субкритическая система (ADS), или, другими словами, ядерный реактор с ускорителем.
Сейчас монтируется собственно ускоритель, сообщил заместитель директора Института современной физики Китайской академии наук Хэ Юань газете Science and Technology Daily. «Наша цель на этот год — полностью собрать и протестировать весь линейный ускоритель. Сроки предельно сжатые, поэтому на каникулах останавливаться было просто нельзя», — подчеркивает он.
Мощный сверхпроводящий линейный ускоритель протонов, о котором он говорит, — это сердце ADS и ключ к преодолению нынешних барьеров в ядерной энергетике. В обычных реакторах более 99% природного урана не используется напрямую, что снижает КПД и увеличивает количество радиоактивных отходов.
«В ADS мощный пучок протонов, разогнанный ускорителем, бомбардирует ядра тяжелых металлов, порождая интенсивный поток нейтронов, которые и управляют подкритическим реактором. Эти нейтроны, с одной стороны, поддерживают цепную реакцию для выработки электроэнергии и воспроизводства нового топлива, а с другой — трансмутируют долгоживущие высокорадиоактивные нуклиды из ядерных отходов в короткоживущие, слабоактивные или стабильные изотопы. Это позволяет перерабатывать и вовлекать отходы обратно в топливный цикл», — объясняет Хэ.
Такое решение выглядит идеальным для безопасной и эффективной ядерной энергетики, но из-за колоссальной технической сложности оно до сих пор не было реализовано. Поднебесная открыла путь к прорыву созданием прототипа сверхпроводящего линейного ускорителя для ADS в 2021 году, на котором добились стабильного ускорения пучка непрерывных протонов с током 10 мА и мощностью в сотни киловатт. Сразу после этого началось строительство комплекса в Хойчжоу.
«Ускоритель каждую секунду разгоняет более 30 квадриллионов протонов до 80% скорости света, — продолжает ученый. — Они врезаются в жидкий свинцово-висмутовый сплав, порождая колоссальное количество нейтронов. Эти нейтроны превращают уран-238 в новый ядерный „горючий материал“ — плутоний-239. Так отходы становятся ценным ресурсом».
После запуска в 2027 году китайский ADS станет первым в мире мегаваттным подкритическим реактором с управлением ускорителем. По словам Хэ, установка позволит повысить эффективность использования уранового топлива 100 раз и сократить время жизни радиоактивных отходов более чем в тысячу раз. Это может сделать ядерную энергию по-настоящему зеленым, безопасным и стабильным источником на тысячелетия вперед, способным удовлетворить растущие энергетические потребности будущего человечества, заключил он.
