Valery Konstantinovich Larin, en av världens ledande experter inom thoriumenergi, medlem av expertrådet för tidningen Rare Lands, Doctor of Technical Sciences, ex-CEO för flera av de största företagen i Sredmash - om koden för förtroende, nya möjligheter i utvecklingen av Arktis, om evolution och den ljusa framtiden för kärnkraft, som inte kan föreställas utan användning av ett unikt element - thorium. Vad är thorium? Vad är dess fördelar och nackdelar? Varför väljs redan thorium i andra länder? sista samtal före den stora showen, till vilken vi kanske inte får en inbjudan om vi idag missar vår chans att skapa thorium-superteknologi för en ny teknologisk tid.
Thorium som ett alternativ till uran
Thorium är flera gånger vanligare i jordskorpan än naturligt uran. Thorium och en av de isotoper som finns i den, uranium-232, kan vara en ganska effektiv källa för kärnkraft istället för det allmänt använda bränslet baserat på den 235: e isotopen av uran. Thorium-energi har ett antal kolossala fördelar. Vilka? Först säkerhet: det finns ingen överskottsreaktivitet i en reaktor som använder thorium som ett batteri. Detta är en garanti för att sådana fruktansvärda katastrofer som Three Mile Island i Amerika, som Tjernobyl, som Fokushima, aldrig kommer att upprepas. Till och med akademiker Lev Feoktistov skrev att alla kärnreaktorer som fungerar i dagens konfiguration och teknik har en gal överskottsaktivitet. I en reaktor finns det faktiskt flera dussin eller till och med hundratals bomber,vilket tvingar oss att vidta mycket allvarliga skyddsåtgärder: fällor, specialkonstruktioner och så vidare, vilket naturligtvis ökar kostnaderna för produktion och underhåll. Den andra fördelen med thoriumenergi är att det inte finns några problem med avfallshantering. Vi tvingas ladda om bränslet i de nuvarande VVER-reaktorerna vart och ett halvt år. Det här är 66 ton aktiv substans som måste laddas en gång. Dessutom är utbränningsgraden inte så hög, det finns mycket avfall, vilket är försett med ett antal svårigheter. Jag menar sekundär bortskaffande av aktiva element, plutonium produceras i stora volymer. Thorium-energi har inte allt detta. Varför? Thorium har en mycket längre halveringstid - i praktiken tio år eller mer. Detta säkerställer effektivare användning, mindre hanteringskostnader,ökning av ICUI och så vidare. Ja, det måste erkännas att på grund av den olika halveringstiden för thorium, andra aktinider, mer aktiva, bildas, men i detta skede är detta problem ganska lösbart. Men det finns också stora fördelar. Håller med, det finns en skillnad: ett och ett halvt år och tio år?
Det huvudsakliga mineral som innehåller thorium är monazit, som innehåller sällsynta jordartser. Därför, när vi talar om thorium som ett bränsle för framtida energi, som nästa steg i utvecklingen av kärnenergi, kommer vi naturligtvis att prata om den komplexa bearbetningen av monazitråvaror och separationen av sällsynta jordar - detta gör i själva verket användningen av thorium kommersiellt mer ekonomiskt och attraktivt. Det finns en mycket allvarlig potential för utveckling av energi, ekonomi och gruvindustrin. Thorium i Ryssland är i form av monazitesand. Denna teknik måste vara industriellt utvecklad, testad och viktigast av allt kostnadseffektiv. Allt kan göras på laboratoriet.
Problemet med att söka efter avlagringar av thorium liknar problemet med att söka efter avlagringar av sällsynta jordartsmetaller - dess förmåga att koncentrera sig är svag, och thorium är mycket motvilligt att samla i några betydande avsättningar, eftersom det är ett mycket spritt element i jordskorpan. Thorium finns i små mängder i granit, jord och jord. Thorium bryts vanligtvis inte separat, det extraheras som en biprodukt under gruvdrift av sällsynta jordartselement eller uran. I många mineraler, inklusive monazit, ersätter thorium lätt en atom med ett sällsynt jordelement, vilket förklarar thoriums affinitet med sällsynta jordar.
Vi måste utveckla vår egen produktion
Kampanjvideo:
Vid en tidpunkt skrivs rapporter till Efim Pavlovich Slavsky och Igor Vasilyevich Kurchatov om att det var nödvändigt att byta till thoriumcykeln. Och thoriumkraftverk utfördes experimentellt: reaktorer arbetade i Mayak och i Tyskland. Men samtidigt var det nödvändigt att utveckla en militär inriktning relaterad till energi, och följaktligen arbetet med plutonium, och thorium-programmet frystes. Därför är beslutet, som fattades av vår ordförande, att det är nödvändigt att starta arbetet i denna riktning, stärka och kanske till och med påskynda, mycket korrekt och i rätt tid. I dag kommer ingen att ge oss en andra chans. Kina, Indien och de skandinaviska länderna har ett mycket allvarligt thorium-program. Snart kommer alla att gå så långt att vi inte kommer in på någon. Kina har gått så långt med att utveckla den sällsynta jordartsindustrin med sin malmbas,att vi inte kommer att skrämma Kina med det idag. Vi kunde komma ikapp Kina och var tvungna att göra allt så att Kina från oss, åtminstone ett steg, två hölls i bakgrunden inom kärnkraftsutveckling, i kärnteknik. Men tyvärr ger vi vika här också. Kina är angelägen om att komma in på marknaden med sina kärnreaktorer, med sin egen teknik. Och jag kan försäkra att vi, med tanke på den ställning som vi har nu, kommer att förlora denna kamp.
De erbjuder redan reaktorer med låg effekt och, tyvärr nog att medge, kommer de att industrialisera de flytande reaktoranläggningarna snabbare än oss - våra ministerkamrater är mycket intresserade av dessa reaktorer istället för att utveckla sin egen produktion. Vi måste utvecklas. Exempelvis är gasreaktorer, gaskylda reaktorer med hög temperatur, i själva verket en mycket lovande riktning. Men av någon anledning gör vi det också mycket långsamt, blygligt, inert.
Tyvärr, under hela 1990-talet, dominerades vi av ideologin att det är lättare och billigare att köpa sällsynta jordar, till exempel i Kina, än att göra vår egen produkt.
Prognos för kärnenergiproduktion i världen med olika typer av reaktorer:
Hur mycket kostar nytt bränsle
Producenter är konservativa. Och deras konservatism är motiverad. Produktionsarbetarens filosofi är tydlig: Jag har en väl fungerande produktion, jag arbetar, jag ansvarar för planen, för produktionen, för de människor som arbetar. Varje innovation ger mig risker. Risker för något nytt, som måste testas, och samtidigt finns det alltid vissa fel, överlappningar och så vidare. Behöver jag det? Jag skulle hellre leva i fred. Därför är konflikten mellan sådana intressen: utveckling, främjande av det nya och synpunkten för en konservativ produktionsarbetare, det har alltid varit, är och kommer att bli. En annan sak är att det är nödvändigt att övervinna det på ett intelligent sätt.
Idag finns det sorter av uranbränsle: nitrid, keramik, bränsle med tillsats av sällsynta jordar. Ett mycket stort antal alternativ. Och görs detta utan kostnad, utan pengar? Absolut inte. För att få ett nytt bränsle baserat på thorium är det nödvändigt att utveckla en teknik för tillverkning av dessa material. Och innan vi säger att thoriumenergi är mycket dyrare än uran, måste vi göra en enkel sak - en jämförande ekonomisk analys. Till exempel, om en smälta av thoriumfluorid används som bränsle för en reaktor, verkar det för mig att det inte är så dyrt att få thoriumfluorider. Om vi får bränsle i form av sfäriska element - detta är det andra alternativet, keramik - det tredje alternativet. Dessutom talar vi här först och främst om råvaror, om monazit,och frågan om pris kommer att bestämmas med hänsyn till den komplexa användningen. Det vill säga extraktionen av hela mängden sällsynta jordartser, uran och zirkonium från monazit - allt detta kommer allvarligt att sänka kostnaderna för att producera bränsle baserat på thorium.
Design av världens första kärnreaktor i thorium, utvecklad vid Bhaba Kärnkraftforskningscenter i Mumbai, Indien, för att använda bränsleceller från thorium för kommersiell kraftproduktion.
Lite om snabba reaktorer. Det spelar ingen roll med vilken teknik, på vilken reaktor, i vilken designversion att använda snabba neutroner, för att antända naturligt material - i en eller annan mängd kommer avfall fortfarande att genereras. Och avfallet måste återvinnas. Om vi pratar om metodens och konceptens renhet, finns det som sådan ingen sluten cykel och kan inte vara det. Men i valet av thoriumenergi kommer det att finnas mindre aktivt avfall som måste återvinnas.
Jag är övertygad om att vi i alla fall gradvis kommer att byta till thoriumenergi, särskilt eftersom de senaste studierna och beräkningarna av fysiker från Tomsk Polytechnic University, teoretisk beräkning av kärnan, visar att en evolutionär övergång till thoriumenergi är möjlig i förhållande till ljusvattenreaktoranläggningar. Det är inte omedelbart en revolution, utan en gradvis överföring av kärnan i befintliga ljusvattenreaktorer med en delvis ersättning av kärnan från uranbränsle till thorium.
Bhaba Kärnkraftforskningscenter (Indien)
Innan du hänger frimärken att detta är dåligt, och det är bra, måste du allvarligt ta itu med den verkliga affären. Låt oss säga att vi gör ett par bränslestavar och kör allt på teststativ. Ta bort alla kärnfysikens egenskaper. Mycket forskning måste göras och långsiktigt. Och ju längre vi dröjer med att hävda att det är svårt och svårt, desto mer kommer vi att hålla efter i utvecklingen. Du måste göra allt i tid. En gång var Sredmash engagerad i detta, fick metalliskt thorium hos våra företag, och dessa tekniker fanns tillgängliga. Det är nödvändigt att höja den gamla erfarenheten, gamla rapporter, de förmodligen alla bevaras i arkiven, och experter kommer att hitta det. Med hänsyn till vad som har gjorts och nya möjligheter är det nödvändigt att fortsätta hela saken.
Vissa thoriumavlagringar i Ryssland:
- Tugan och Georgievskoe (Tomsk-regionen)
- Ordynskoe (Novosibirsk-regionen)
- Lovozerskoe och Khibinskoe (Murmansk-regionen)
- Ulug-Tanzekskoe (Tyva Republiken)
- Kiyskoe (Krasnoyarsk Territory)
- Tarskoe (Omsk-regionen)
- Tomtorskoe (Yakutia)
Thorium för Arktis och därefter
Det finns ett stort behov av seriella mobila och stationära kraftverk med ultralåg och låg effekt (från 1 till 20 MW), som kan användas som energikällor och värme i utvecklingen av de nordliga territorierna, utvecklingen av nya insättningar där, liksom tillhandahållande av elektricitet till avlägsna militära garnisoner. och stora flottbaser i de norra och Stilla havet. Dessa anläggningar bör ha en så lång driftstid som möjligt utan att ladda om kärnbränsle, under deras drift bör inte ackumuleras plutonium, de bör vara lätta att underhålla. De kan inte arbeta i uran-plutoniumcykeln, eftersom plutonium ackumuleras under dess användning. I detta fall är ett lovande alternativ till uran användningen av thorium.
Energiproblemet i Arktis är det största problemet. Och detta måste göras helt tydligt. Just nu i Zhodino har våra kära vitryska vänner gjort världens största BelAZ, med en bärkapacitet på 450 ton. För att denna "BelAZ" ska fungera normalt drivs alla hjuluppsättningar separat, varje hjul har en separat motor. Men för att få el finns det två stora dieslar som driver elektriska generatorer, de distribuerar allt till dessa elektriska motorer. Låt oss göra en liten thoriumreaktor, och den behöver inte installeras direkt på denna BelAZ. Du kan göra olika alternativ. Till exempel skulle det vara mycket effektivt att använda toriumreaktorer med låg effekt för att producera väte. Och överföra alla motorer till väte. I detta avseende får vi teoretiskt en lysande bild,för genom att bränna väte får vi vatten. Absolut "grön" energi som alla drömmer om. Eller så kommer vi att skapa kärnkraftverk baserade på reaktorer med låg effekt. Med den vidareutvecklingen och utforskningen av Arktis kommer mobila lokala reaktorer, reaktorer med låg effekt att ge, enligt min mening, en gal national ekonomisk effekt. Bara galen. De bör vara exakt mobila, lokala, mobila. Och jag tror att det inte är så svårt att göra reaktorer med låg effekt på thorium med en överbelastningstid på tio år eller mer i Arktis. Ja, det är möjligt att tillverka reaktorer med låg effekt med befintlig teknik: låt oss ta reaktorerna som vi har i marinen, på ubåtar och kärnkraftsdrivna fartyg. Låt oss sätta på dem. Låt oss börja utnyttja. Allt detta kan göras. Men svårigheter i drift och avveckling,lastning, lossning och borttagning under de hårda förhållandena på norra breddegrader kommer att komplicera användningen av denna typ av installation i hög grad.
Ett annat bra exempel. I de enorma Yakut-stenbrotten i Alrosa, vid gruvavdelningarna i Lebedinsky GOK, använder vi tunga BelAZs eller Caterpillers vid järnmalmsbrytning, och det finns ett stort problem att lufta stenbrottet från avgasutsläpp och efter massiva explosioner för att bryta malmen. Vad tillämpas? Upp till flygplanets helikoptermotorer, men de kör också på fossilt bränsle, fotogen etc., i sin tur uppstår sekundär förorening av stenbrottet. Vid växling till fordon med thoriumbaserade reaktorer finns det inget behov av att ventilera de öppna groparna, bränsle- och smörjmedelslager behövs inte, etc.
Det är en chock för mig när Ryssland, den lagliga efterföljaren av Sovjetunionen, inte kan förse sin kärnkraftsindustri med en naturlig komponent, uranråvaror. Jag förstår inte det här, men jag växte upp i en gammal skola och fungerade inte någonstans utom Sredmash. Det är inget skämt, för en tid sedan, med tanke på de officiella källorna till Rosatom, tvingades vi köpa råvaror i Australien.
De ryska företagen, säger de, är olönsamma, men i det här fallet, varför är liknande företag i Ukraina, där också underjordisk gruvdrift och metallinnehållet i malm som liknar vårt, lönsamma? Antagligen har behovet kommit, staten måste ha statliga reserver av strategiska material för utveckling av kärnenergi såväl som för industrin i allmänhet. Med hänsyn till sådana knep som äger rum (sanktioner osv.) Kan vi läggas in i en mycket, mycket obekväm, beroende position när som helst.
När det handlar om principfrågor, om statens säkerhet, inte bara med tanke på försvarskapacitet, är statens säkerhet ett rymligt och enormt koncept, och det handlar inte bara om vapen. Detta inkluderar mat och andra strategiska saker.
Flytande kärnkraftverk - ett av de mest lovande projekten för utveckling av Arktis - kunde väl vara utrustade med thoriumreaktorer, små och "långspelande".
Var är huvudkontoret för analytiker och specialister?
Det verkar för mig att under varje ministerium bör det finnas ett slags huvudkontor för analytiker, rådgivare, grå kardinaler, om du vill, kalla dem vad du vill, som borde analysera en enorm mängd information och separera vete från skörden och bestämma utvecklingsstrategin. Tyvärr, särskilt i dag, fattas beslut ofta utan korrekt analys. Branschledningen måste bedriva analys och strategisk planering, tydligt förstå i vilken riktning branschen kommer att utvecklas vidare. Och detta bör baseras på rätt analys.
De dåliga nyheterna är att vi verkligen har glömt konceptet "kritiska metaller", om vad som behövs för utvecklingen av kärnkraftsindustrin, för dess oavbrutna drift. Enligt min förståelse är yttrium, beryllium, litium dåligt behövt, en medel tung grupp behövs dåligt - det här är neodym, praseodym, dysprosium. Dessa element behövs verkligen under de kommande 5-10-15 åren. Ja, vi har bestämt att vi behöver dessa element. Jag ställer en enkel fråga: gentlemen chefer, gentlemen teknologer, vi fick dessa element. Vad ska vi göra med dem? Har vi en sekundär industri som är redo att göra produkter från dessa element? Vem gör om dessa företag finns? Först kan de berätta för oss att ja, vi gjorde prototyper. Frågan är annorlunda. Har du gjort något som är konkurrenskraftigt? Den här produkten är ryska och den kommer att vara en produkt som har bättre egenskaper än tyska,etc? Det är som en TV. För dig som konsument kommer vi att leverera en rysk TV och en japansk TV. Jag är säker på att du kommer att köpa japanska. Det är frågan - är industrin redo att använda sällsynta jordar korrekt och i rätt riktning. Är vi redo att göra en konkurrenskraftig produkt ur dem eller har vi producerat sällsynta jordar för att sälja på marknaden? Kina med våra sällsynta jordar låter oss inte in på marknaden. Här är ett komplex av problem som vi måste lösa på ett omfattande sätt, men vi förklarar bara.att sälja på marknaden? Kina med våra sällsynta jordar låter oss inte in på marknaden. Här är ett komplex av problem som vi måste lösa på ett omfattande sätt, men vi förklarar bara.att sälja på marknaden? Kina med våra sällsynta jordar låter oss inte in på marknaden. Här är ett komplex av problem som vi måste lösa på ett omfattande sätt, men vi förklarar bara.
Men mycket värre är åldrandet av personal, potential i ministeriet, i det statliga företaget. Och detta är tyvärr särskilt tydligt inom råvarudivisionen. Och råvarudivisionen är ryggraden. Om du inte har råmaterial kommer det inte finnas något att göra något från. Järn kan byggas, men hur kan järnet matas? Vi säger inte förgäves att vi behöver tänka och överväga olika råmaterialkällor, inklusive torium. Tillsammans med detta bör man inte glömma uran, man ska inte glömma de ackumulerade reserverna (naturlig komponent 238 i olika former). Allt detta måste användas i ett snävt fokuserat, kompetent, normalt, jordat segment, i olika versioner. Du kan inte skicka en Harvard-examen till en gruva eller en advokat till en metallurgisk verkstad. De kommer inte dit. Vem utbildar sådana specialister nu? Det fanns en hel industri i Ural,direkt relaterad till Minsredmash, är kemiteknik. Uralens kraftfullaste kemiteknik.
Det är en paradoxal sak - idag utbildar inget universitet i Ryssland specialister inom kemiteknik. Och hur kommer enheter att utformas i allmänhet utan specialister? De gamla kommer att lämna. Ta med ett prov till VNIIHT nu, det finns ingen som klipper det. Om jag har fel, skriv att Valery Konstantinovich har fel. Detta kommer att vara korrekt och korrekt. Här informerar vi dig om att ett sådant universitet förbereder sig. Jag kommer bara att vara glad över att jag tog fel, uppriktigt glad. Jag säger detta av personlig erfarenhet. Jag var nyligen i Ural och träffade människor som arbetar i den här branschen, det är deras ord. De sa till mig: "Om fem år kan du glömma att det fanns en sådan industri som kemiteknik i Ryssland." Det här är människor som har erfarenhet av design och skapande av apparater för kemisk teknik: specialtorkar, specialugnar, sönderdelningsenheter,för kemisk sönderdelning. Detta är en speciell teknikgren som involverar arbete med syror under termiska förhållanden på tryckkärl.
Varför behöver du en regissör?
Jag var generaldirektör för de tre största företagen i Sredmash. Jag är stolt över detta och vet hur förhållandet byggdes mellan mig, som företagets chef, chef för centralstyrelsen och ministeren. Jag fattade beslut inom ramen för finansiering och kompetens som jag hade. Och jag var ansvarig för detta. Vi fattade beslut, vi körde tester. Motiverad? Ja. Men vi gjorde det. Sedan motiverade och bevisade vi på grundval av allt detta behovet av sådana beslut. Vi måste göra detta, vi måste genomföra det, det ligger i logiken för branschens utveckling, det är nödvändigt och så vidare. Nu väntar alla på laget från Moskva, vad ska vi göra?
Alla system av förhållanden, alla system i branschen, i den nationella ekonomin och var som helst - detta är ett system av förtroende. Om du sätter en regissör, betyder a) det att du litar på honom, b) om du litar på honom, ger du honom en viss ram för fri flytande. Men direktören, befälhavaren, som ansvarar för produktionen, för människor, för säkerhet, för genomförandet av planen, för en miljon av alla funktioner, kan inte ständigt ringa från Moskva och dra tillbaka: "gör inte det, se inte här, gå inte dit". Om något händer i produktionen kommer regissören att vara ansvarig, inte den som drar honom från Moskva. Nu kan företagets chef, ursäkta mig, inte köpa en tvålstång. Allt går genom Moskva, genom anbud. Men i så fall, varför behöver du en regissör? Ta bort honom och beordra från Moskva vad som måste göras.
Indonesiens nationella atomenergiorgan (BATAN) planerar att bygga en experimentell reaktor (RDE) för testning med användning av thoriumbränsle.
Det är en fråga om tid
Forskare som allvarligt är bekymrade över snabba reaktorer är ganska tydliga på att den verkliga starten är planerad till 2030. Tidigare planerar ingen någonting. Många problem. Smält bly är en frätande vätska. Ledningsflödet i kylrören är en fråga om frågor: vad som händer i gränssnittet, vad är funktionerna i gränslagren, hur massöverföring och värmeöverföring förändras, frågor, frågor, frågor. Faktum är att gränsskikten har helt olika fysikalisk-kemiska egenskaper, det finns helt olika koefficienter för massöverföring, värmeöverföring, etc. Bly måste vara av en viss kvalitet, med det erforderliga syreinnehållet. Det finns många frågor. Finns det svar på dessa frågor? Jag vet inte. Vi behöver siffror, beräkningar.
När det gäller thorium beror det på hur vi organiserar det, hur vi ordnar allt detta konstruktivt, vilken typ av logistik och vem som ska hantera projektet. Om vi kan göra detta på ett kompetent sätt kommer vi att välja specialister som brinner för idén om thoriumenergi, vi kommer att fördela finansiering, en speciell forskningsreaktor endast för dessa ändamål, med bränsleproduktion, jag tror att vi kommer att möta det praktiska resultatet på ganska kort tid, som var fallet på fyrtio- och femtiotalet … Laboratorierna har redan gjort en betydande del av arbetet med fysik i kärnan, på bearbetning av monazit med selektiv frisättning av thorium och produktion av sällsynta jordar. Allt som har gjorts tidigare måste ackumuleras, analyseras och sammanföras inom ramen för arbetsgruppen för utveckling av thoriumenergi. Och jobba.
