Проекты XXI века

Релятивистская тяжелая ядерная технология

Прогнозы темпов роста мирового энергопотребления показывают, что запасов нефти и газа, которые в настоящее время составляют сырьевую основу энергетики, хватит на ближайшие 30-50 лет. Разведанные запасы угля могут продлить век традиционной энергетики еще на 200-300 лет. Однако использование органики и особенно угля создает серьезные экологические проблемы. Кроме того, сжигание углеводородов лишает человечество важнейших источников сырья для производства синтетических материалов.

Альтернативные источники энергии (солнечная, энергия ветра, геотермальная, биогаз и т.д.) вносят вклад в мировую энергетику в размере нескольких процентов и не могут рассматриваться в качестве базовых, поскольку являются низкоконцентрированными. Специалистам давно понятно, что глобальные энергетические проблемы XXI века невозможно решить без использования энергии атомного ядра. Однако и здесь есть две большие проблемы: нерешенность в рамках современной концепции атомной энергетики проблемы утилизации отработанного ядерного топлива и отсутствие запасов сырья (урана-235) на многие сотни лет.

Группой российских и белорусских ученых разработана принципиально новая схема электроядерного метода, основанная на ядерных релятивистских технологиях (ЯРТ). По сути это формирование внутри глубокоподкритичной активной зоны из природного (обедненного) урана или тория, размеры которой обеспечивают минимальную утечку нейтронов, максимально жесткого нейтронного спектра. Ожидается, что такой спектр позволит эффективно "сжигать" для производства энергии естественный (обедненный) уран и торий, а также одновременно утилизировать долгоживущие компоненты отработанного ядерного топлива атомных электростанций.

ЯРТ-реактор - это реактор, который непрерывно воспроизводит легкоделящиеся элементы топливной композиции, необходимые для поддержания его высокой энергоэффективности в течение многих десятков лет, не потребляя при этом уран-235.

Схема ЯРТ опирается на результаты экспериментальных и расчетно-теоретических работ в области электроядерных технологий, выполненных за последние 50 лет, в том числе и в ОИЯИ. Экспериментальные исследования в области релятивистской ядерной энергетики проводились в Институте практически с момента его основания: на синхроциклотроне ЛЯП (1957 г.), фазотроне ЛВЭ (1972 г.), Нуклотроне (1993 г.) и в ближайшем будущем планируются на ускорительном комплексе NICA.

10 апреля 2001 года сессией Программно-консультативного комитета по физике частиц, включая релятивистскую ядерную физику, был одобрен проект "Энергия плюс трансмутация". Он был направлен на развитие и отработку методов и систем измерений характеристик ядерно-физических процессов, происходящих в протяженной урановой мишени под действием пучка релятивистских частиц с целью подготовки полномасштабных экспериментов на Большой УРАНовой мишени (БУРАН), имеющейся в ОИЯИ, которая является реалистическим прототипом квазибесконечной мишени в схеме ЯРТ, а также на проведение фундаментальных и прикладных исследований в области взаимодействия релятивистских частиц с массивными размножающими мишенями.

В разные годы проект развивался с разной интенсивностью, поскольку для таких исследований, конечно же, требуется государственное финансирование. К слову, программа по созданию ЯРТ энергетики обеспечивает реализацию двух выдвинутых Президентом России В.В.Путиным глобальных инициатив: создания ядерной энергетической технологии, работающей без использования делящихся материалов ²³⁵U, ²³⁹Pu, и обретения Россией статуса мирового энергетического лидера.

И неизменным всегда оставался большой интерес к проекту со стороны международного сообщества. В этом можно убедиться, перечитывая страницы нашей газеты с отчетами о конференциях и встречах, где упоминается эта тематика. Приведем лишь несколько фактов последних лет.

Весной 2018 года сотрудники ЛФВЭ посетили Институт современной физики Китайской академии наук в городе Ланьчжоу. Целью визита было развитие сотрудничества по теме "Энергия плюс трансмутация", обсуждение возможных совместных экспериментальных и теоретических исследований в этом направлении… В результате плодотворных дискуссий был сформулирован ряд перспективных экспериментальных задач, которые могут быть реализованы на ускорителях ИСФ на пучках лития, на протонном пучке фазотрона (ЛЯП) с большим урановым бланкетом БУРАН, а также в дальнейшем на пучках легких ядер и протонов Нуклотрона (ЛФВЭ).

19-22 марта 2019 года в столице Узбекистана Ташкенте прошло международное рабочее совещание "Подкритичные ядерные системы и проблемы ядерной энергетики"... Было заслушано 16 докладов ученых из России, Узбекистана, Белоруссии, Румынии. Совещание завершилось круглым столом, на котором обсуждались доклады и планы сотрудничества.

15-16 сентября 2021 года в Объединенном институте ядерных исследований состоялся Международный круглый стол по прикладным исследованиям и инновациям на комплексе NICA - событие, привлекшее внимание многих научных центров и организаций стран-участниц Института и других государств. В секциях по ядерным технологиям и их применению обсуждались актуальные задачи утилизации радиационных отходов и развитие соответствующих передовых методов.

По материалам СМИ