Люди и атомы

Эксперты оценивали новый реактор как реактор будущего, открывающий новые горизонты для получения дешевой атомной энергии в огромных масштабах. Вместо урана в качестве топлива в нем используется торий.

Взяв небольшое количество урана-235 — единственного ядерного топлива, существующего в природе,— в качестве инициатора реакции, можно осуществить превращение тория в уран-233 — гораздо более эффективное ядерное топливо, чем плутоний или уран-235.

Торий гораздо более распространен, чем уран. Его природные запасы в четыре раза превышают содержание урана в природе. Он содержится в монацитовых песках, огромные запасы которых имеются в Бразилии, Индии, Индонезии, Малайе и Цейлоне. В Америке торий находится на пляжах Флориды, в Северной и Южной Каролине, в Айдахо и многих других штатах, хотя обычно его месторождения разрознены и содержание тория в них невысокое.

Более того, имеются данные о том, что в континентальных пластах породы, кроме нефти, содержится пять минералов, в том числе монацит. Это подтверждается наличием этих минералов в песках около Джексонвилла (штат Флорида) и на побережье Мексиканского залива (штаты Техас и Луизиана).

В течение некоторого времени полагали, что торий может быть превращен в делящийся уран-233. Однако до сообщения Комиссии по атомной энергии никто не предполагал, что реактор с ураном-233, полученным из тория, может при использовании медленных нейтронов произвести больше ядерного топлива, чем израсходовать.

Это открытие имело первостепенное значение для развития экономичных промышленных энергетических атомных реакторов. Этот реактор-размножитель, способный создавать больше топлива, чем потребляет, является реактором будущего, он с успехом может конкурировать с обычными силовыми установками, использующими уголь и нефть.

Существуют два типа ядерных реакторов для расщепления ядерного топлива и выделения энергии. Одни используют быстрые нейтроны, движущиеся со скоростью более 2200 километров в секунду. Другие используют нейтроны, скорость которых уменьшена замедлителем до 2,2 километра в секунду.

Однако реактор на быстрых нейтронах имеет настолько малые габариты, что его трудно охлаждать и контролировать. По этой причине реактор на медленных нейтронах более удобен с чисто технической точки зрения. С другой стороны, в таком реакторе поглощается без пользы значительное число нейтронов, необходимых для поддержания горения ядерного огня. Потеря нейтронов имеет решающее значение и в реакторе-размножителе, в котором создается больше топлива, чем расходуется.

Таким образом, число нейтронов, выделяемых при каждом процессе деления, должно быть значительно больше двух, чтобы компенсировать потерю некоторых нейтронов в результате поглощения различными частями реактора.

В случае применения плутония, полученного в реакторе из неделящегося урана-238, число медленных нейтронов, израсходованных на деление, не превышает двух и может оказаться даже меньшим. Это означает, что естественный уран не может применяться в реакторе па медленных нейтронах для создания плутония в больших количествах, чем его было использовано.

С другой стороны, уран-233, полученный из тория, выделяет больше двух нейтронов, даже если его сжигать в реакторе на медленных нейтронах. Так как торий сам по себе не расщепляется медленными нейтронами, то потребуется небольшое количество урана-235, скажем, от 1 до 5%, чтобы зажечь ядерный огонь. Нейтроны из ура- на-235 превратят торий в уран-233, так что после использования первоначально взятого количества урана-235 уран-233 в реакторе на медленных нейтронах будет воспроизводить сам себя во все возрастающих количествах.

Каждый килограмм урана-235, плутония-239 или ура- на-233 эквивалентен трем миллионам килограммов угля. Следовательно, реактор-размножитель, содержащий тонну тория, обогащенного, скажем, 1% урана-235 (10 килограммов, что обойдется примерно в 300 000 долларов), выделит тепло, эквивалентное теплу от 3 миллионов тонн угля. При стоимости угля 10 долларов за тонну это равноценно производству тепловой энергии на сумму 30 миллионов долларов.

Этот реактор, известный как гомогенный ториевый реактор-размножитель, является частью программы строительства реакторов Комиссии по атомной энергии США. Он разрабатывается Ок-Риджской национальной лабораторией и имеет самые большие перспективы для будущего. Возможно, он найдет широкое применение в «атомном плане Маршалла», предложенном в декабре 1954 г. ныне покойным Джоном Джеем Гопкинсом, председателем и президентом корпорации «Дженерал дайнэмикс» — фирмы-строителя первых атомных подводных лодок.

Такие гомогенные ториевые реакторы смогут поставляться по ленд-лизу * Соединенными Штатами в страны Европы и Азии, которым не хватает топлива, и в другие

* Ленд-лиз — система передачи США взаймы или в аренду вооружения, боеприпасов, стратегического сырья, продовольствия и других материальных ресурсов странам, участвовавшим во второй мировой войне против гитлеровской Германии. Служил средством усиления зависимости этих стран от американских монополий.— Прим. ред.