Торий в ядерной энергетике

Развитие цивилизации в том виде, в котором мы привыкли воспринимать ее сегодня невозможно без непрерывного энергообеспечения. В настоящее время основные нужды энергетики покрываются за счет использования углеводородов, однако нефтехимия и другие области знаний также требуют значительного количества углеводородов для развития, поэтому использование углеводородов в качестве топлива далеко не всегда является целесообразным. Ядерное топливо уже успело зарекомендовать себя в качестве эффективного энергоносителя, и с момента появления ядерной энергетики было понятно, что в долгосрочной перспективе производство энергии путем деления ядер будет опираться не только на использование делящегося изотопа 235U, который находится в природном уране в количестве примерно 0,7% масс, но и на использование имеющихся в значительно большем количестве воспроизводящих материалов, таких как 238U и 232Th. РИЦ "Техносфера" представляет новинку в серии "Мир физики и техники" – книгу Алексеева С.В. и Зайцева В.А. "Торий в ядерной энергетике". Настоящее издание предназначено для научных работников и инженеров, работающих в области исследования и применения ядерного топлива. Потенциал тория был выявлен еще на ранних стадиях разработки ядерных технологий. Атомные реакторы ОК-180(СССР) и Shippingport (США), использующие топливо на основе (Th, U)F4, в начале второй половины 50-ч гг. прошлого столетия были использованы для исследования ториевого топливного цикла 232Th/233U. Торий оказался весьма привлекательным топливным материалом, так как его много в природе, при его использования можно уменьшить требуемое обогащение ядерного топлива, а высокий коэффициент воспроизводства достигается в тепловом спектре нейтронов. Он также обладает хорошим нейтронно-физическими и теплофизическими свойствами, необходимыми при проектировании реакторов. Изотоп тория-232 является ядерным топливным материалом, используемым для производства делящегося изотопа урана-233, который, в свою очередь, является делящимся материалом топлива для ядерных реакторов. По сравнению с другим природным сырьем, ураном-238, торий-232 имеет преимущества по физическим свойствам, позволяющим иметь высокий коэффициент конверсии. Многие специалисты считают, что ядерное топливо на основе тория будет востребовано при исчерпании дешевых запасов урана или в тех странах, где имеются небольшие запасы урана и значительные запасы тория. В последние десятилетия ХХ века возник еще один стимул для применения тория, а именно – для снижения радиотоксичности отработанного ядерного топлива. Использование тория в качестве воспроизводящего материала вместо 238U снижает количество трансурановых изотопов (Pu, Am, Np, Cm) в отработанном топливе на два порядка. Срок жизни трансурановых элементов, содержащихся в отработанном ядерном топливе уранового цикла, составляет 130000 лет, в то время как срок жизни продуктов деления в отработанном топливе ториевого цикла – 270 лет. Более специфическое применение тория заключается и в его использовании в качестве материала матрицы для сжигания оружейного плутония в рамках программы утилизации путем его деления в плутоний-ториевом цикле в реакторах на тепловых нейтронах. Несмотря на многообещающие и положительные результаты, полученные при исследовании ториевого топливного цикла, ториевая ядерная энергетика в мире в настоящее время пока не востребована. Эта ситуация продлится до тех пор, пока не возникнет проблема, связанная с ограниченностью запасов урана. По мнению многих исследователей, реальный путь вхождения в ядерную энергетику ториевого топлива возможен только через его применение в комбинированном топливном цикле на основе реакторов различных типов. В книге "Торий в ядерной энергетике" Вы сможете почерпнуть информацию о сырьевых запасах тория, переработке монацитовых концентратов, аффинаже соединений тория, топливе на основе тория для ректоров HTGR, переработке отработанного ядерного топлива на основе тория и много другой полезной и актуальной информации по вопросу использования тория в ядерной энергетике. Авторы заранее благодарны за все замечания по содержанию и форме изложения материалов и надеются, что, несмотря на неизбежные недостатки, книга послужит дальнейшему развитию исследований в области ядерного топлива на основе тугоплавких соединений тория.