Город горького шоколада

– Александр Николаевич, можно для неспециалистов как-то популярно объяснить разницу между тепловым и быстрым реакторами?

– При делении ядер в реакторах, например, АЭС выделяются нейтроны с очень высокой энергией. Обычно эти быстрые нейтроны специально замедляют в воде или графите, снижая их кинетическую энергию, дабы цепная реакция деления ядер была предельно простой. Реакторы, в которых организуется замедление нейтронов, называются тепловыми. Именно они в подавляющем своем большинстве и работают в настоящее время на АЭС разных стран.

У таких установок есть существенный недостаток: они могут работать только на одном изотопе – уране с атомной массой 235 (U-235). Этого изотопа в природном уране всего 0,7 процента, в то время как основная часть руды состоит из атомов с массой 238 (U-238), которые замедленными нейтронами практически не расщепляются. Поэтому для работы одного теплового реактора мощностью 1000 мегаватт в течение срока его службы (50—60 лет) требуется до 10—12 тыс.

Радикально решить проблему с использованием уранового сырья способны реакторы на быстрых нейтронах (РБН).

Идея такого реактора, как говорится, проста до гениальности. Когда нейтрон попадает в ядро «негорючего» атома U-238, оно, испытав ряд ядерных превращений, образует ядро другого элемента – плутония (Pu-239). Это искусственный элемент, ядра которого делятся даже лучше, чем U-235.

Описанный процесс происходит во всех современных тепловых реакторах, но плутоний в них образуется в очень небольших количествах. Именно для ускоренного образования Pu-239 и были разработаны реакторы, в которых количество материалов, замедляющих нейтроны, сведено к минимуму.

Если такой «быстрый» реактор загрузить плутониевым топливом в смеси с неделящимся U-238, то в процессе его работы в нем будет образовываться плутоний в количестве, превышающем массу сгоревшего в процессе работы топлива.

Это значит, что отработавшее в «быстром» реакторе топливо становится ценным вторичным ресурсом. На радиохимическом заводе из него удаляют «шлаки» – и остаются «избыточный» плутоний и остатки U-235 и U-238, которые можно использовать в любых энергетических реакторах, в том числе и «тепловых».