Valery Konstantinovich Larin, uno dei massimi esperti mondiali di energia del torio, membro del consiglio di esperti della rivista Rare Lands, Doctor of Technical Sciences, ex CEO di alcune delle più grandi imprese di Sredmash - sul codice di fiducia, nuove opportunità nello sviluppo dell'Artico, sull'evoluzione e il brillante futuro dell'energia nucleare, che non può essere immaginato senza l'uso di un elemento unico: il torio. Cos'è il torio? Quali sono i suoi pro e contro? Perché il torio è già scelto in altri paesi? call finali prima del grande spettacolo, a cui potremmo non ricevere un invito se oggi perdiamo la nostra occasione di creare la supertecnologia del torio per una nuova era tecnologica.
Torio come alternativa all'uranio
Il torio è molte volte più abbondante nella crosta terrestre dell'uranio naturale. Il torio e uno degli isotopi presenti in esso, l'uranio-232, possono essere una fonte abbastanza efficace nell'energia nucleare invece del combustibile ampiamente utilizzato basato sul 235esimo isotopo dell'uranio. L'energia del torio ha una serie di vantaggi enormi. Quale? Primo, sicurezza: non c'è reattività in eccesso in un reattore che usa il torio come batteria. Questa è una garanzia che disastri così terribili come Three Mile Island in America, come Chernobyl, come Fokushima, non si ripeteranno mai. Anche l'accademico Lev Feoktistov ha scritto che qualsiasi reattore nucleare operante nella configurazione e nella tecnologia odierna ha un'attività folle in eccesso. In effetti, in un reattore ci sono diverse dozzine o addirittura centinaia di bombe,il che ci obbliga a prendere misure di protezione molto serie: trappole, progetti speciali e così via, il che, ovviamente, aumenta notevolmente i costi di produzione e manutenzione. Il secondo vantaggio dell'energia del torio è che non ci sono problemi con lo smaltimento dei rifiuti. Siamo costretti a ricaricare il carburante negli attuali reattori VVER ogni anno e mezzo. Si tratta di 66 tonnellate di sostanza attiva, che devono essere caricate una volta. Inoltre, il grado di burnout non è così alto, ci sono molti rifiuti, il che è irto di una serie di difficoltà. Intendo lo smaltimento secondario di elementi attivi, il plutonio viene prodotto in grandi volumi. L'energia del torio non ha tutto questo. Perché? Il torio ha un'emivita molto più lunga, in pratica dieci anni o più. Ciò garantisce un uso più efficiente, minori costi di gestione,aumento di ICUI e così via. Sì, bisogna ammettere che a causa della diversa emivita del torio si formano altri attinidi, più attivi, ma allo stato attuale questo problema è del tutto risolvibile. Ma ci sono anche grandi vantaggi. D'accordo, c'è una differenza: un anno e mezzo e dieci anni?
Il principale minerale contenente torio è la monazite, che contiene terre rare. Pertanto, quando parliamo di torio come combustibile per l'energia futura, come fase successiva nello sviluppo dell'energia nucleare, ci concentreremo naturalmente sulla complessa lavorazione delle materie prime monazite e sulla separazione delle terre rare - questo essenzialmente rende l'uso del torio commercialmente più economico e attraente. Esiste un potenziale molto serio per lo sviluppo dell'energia, dell'economia e dell'industria mineraria. Il torio in Russia ha la forma di sabbie monazite. Questa tecnologia deve essere sviluppata industrialmente, testata e, soprattutto, conveniente. Tutto può essere fatto in laboratorio.
Il problema della ricerca di depositi di torio è simile al problema della ricerca di depositi di metalli delle terre rare: la sua capacità di concentrazione è debole e il torio è molto riluttante a raccogliersi in depositi significativi, essendo un elemento molto sparso della crosta terrestre. Il torio è presente in piccole quantità nel granito, nel suolo e nel suolo. Il torio di solito non viene estratto separatamente; viene recuperato come sottoprodotto nell'estrazione di elementi di terre rare o uranio. In molti minerali, inclusa la monazite, il torio sostituisce facilmente un atomo di un elemento di terre rare, il che spiega l'affinità del torio con le terre rare.
Dobbiamo sviluppare la nostra produzione
Video promozionale:
Un tempo, furono scritti rapporti a Efim Pavlovich Slavsky e Igor Vasilyevich Kurchatov che era necessario passare al ciclo del torio. E l'ingegneria energetica al torio è stata eseguita sperimentalmente: i reattori erano in funzione a Mayak e in Germania. Ma allo stesso tempo, era necessario sviluppare una direzione militare relativa all'energia e, di conseguenza, il lavoro sul plutonio e il programma del torio era congelato. Pertanto, la decisione, presa dal nostro Presidente, che è necessario iniziare a lavorare in questa direzione, rafforzare e, forse, anche accelerare, è molto corretta e tempestiva. Oggi nessuno ci darà una seconda possibilità. La Cina, l'India e i paesi scandinavi hanno un programma molto serio per il torio. Presto tutti andranno così lontano che non raggiungeremo nessuno. La Cina è andata così lontano nello sviluppo dell'industria delle terre rare con la sua base di minerali,che oggi non spaventeremo la Cina con questo. Potevamo metterci al passo con la Cina ed eravamo obbligati a fare di tutto affinché la Cina da noi, almeno un passo, due fosse tenuta in secondo piano nell'ingegneria nucleare, nelle tecnologie nucleari. Ma, sfortunatamente, anche qui stiamo cedendo. La Cina è ansiosa di entrare nel mercato con i suoi reattori nucleari, con la propria tecnologia. E posso assicurare che, data la posizione che abbiamo ora, perderemo questa battaglia.
Stanno già offrendo reattori a bassa potenza e, purtroppo ammetterlo, industrializzeranno gli impianti dei reattori galleggianti più velocemente di noi - i nostri compagni ministeriali sono molto interessati a questi reattori, invece di sviluppare la propria produzione. Dobbiamo svilupparci. Ad esempio, i reattori a gas, i reattori raffreddati a gas ad alta temperatura sono, infatti, una direzione molto promettente. Ma per qualche ragione lo facciamo anche molto lentamente, timidamente, in modo inerte.
Sfortunatamente, per tutti gli anni '90, siamo stati dominati dall'ideologia secondo cui è più facile ed economico acquistare terre rare, ad esempio, in Cina, piuttosto che realizzare il nostro prodotto.
Previsione della produzione mondiale di energia nucleare utilizzando diversi tipi di reattori:
Quanto costa il nuovo carburante
I produttori sono conservatori. E il loro conservatorismo è giustificato. La filosofia dell'addetto alla produzione è chiara: ho una produzione ben funzionante, lavoro, sono responsabile del progetto, della produzione, delle persone che lavorano. Ogni innovazione mi porta dei rischi. Rischi di qualcosa di nuovo, che deve essere testato e, allo stesso tempo, ci sono sempre possibili malfunzionamenti, sovrapposizioni e così via. Ne ho bisogno? Preferisco vivere in pace. Pertanto, il conflitto di tali interessi: lo sviluppo, la promozione del nuovo e il punto di vista di un operaio di produzione conservatore, è sempre stato, è e sarà. Un'altra cosa è che è necessario superarlo in modo intelligente.
Oggi esistono varietà di combustibile all'uranio: nitruro, ceramica, combustibile con l'aggiunta di terre rare. Un numero molto elevato di opzioni. Ed è fatto senza alcun costo, senza soldi? Assolutamente no. Per ottenere un nuovo carburante a base di torio, è necessario sviluppare una tecnologia per la produzione di questi materiali. E prima di dire che l'energia del torio è molto più costosa dell'uranio, dobbiamo fare una cosa semplice: un'analisi economica comparativa. Ad esempio, se una fusione di fluoruro di torio viene utilizzata come combustibile per un reattore, allora mi sembra che non sia così costoso ottenere fluoruri di torio. Se riceviamo carburante sotto forma di elementi sferici, questa è la seconda opzione, la ceramica, la terza opzione. Inoltre, stiamo parlando qui, prima di tutto, di materie prime, di monazite,e la questione del prezzo sarà determinata tenendo conto dell'uso complesso. Cioè, l'estrazione dell'intera quantità di terre rare, uranio e zirconio dalla monazite: tutto ciò ridurrà seriamente il costo di produzione di combustibile a base di torio.
Progettazione del primo reattore nucleare al torio al mondo, sviluppato presso il Bhaba Nuclear Power Research Center di Mumbai, in India, per utilizzare celle a combustibile al torio per la generazione di energia commerciale.
Un po 'sui reattori veloci. Non importa da quale tecnologia, su quale reattore, in quale versione progettuale utilizzare neutroni veloci, per accendere materiale naturale - in una o nell'altra quantità, verranno comunque generati rifiuti. E i rifiuti devono essere riciclati. Se parliamo di purezza di metodologia e concetti, in quanto tale non esiste un ciclo chiuso e non può esserlo. Ma nell'opzione dell'energia del torio ci saranno meno rifiuti attivi che devono essere riciclati.
Sono convinto che in ogni caso si passerà gradualmente all'energia del torio, soprattutto perché gli ultimi studi e calcoli dei fisici del Politecnico di Tomsk, calcolo teorico del nucleo, dimostrano che una transizione evolutiva all'energia del torio è possibile in relazione agli impianti del reattore ad acqua leggera. Cioè, non immediatamente una rivoluzione, ma un trasferimento graduale del nocciolo dei reattori ad acqua leggera esistenti con una parziale sostituzione del nocciolo dal combustibile di uranio al torio.
Bhaba Nuclear Power Research Center (India)
Prima di appendere francobolli che questo è un male, e questo è un bene, devi affrontare seriamente il vero affare. Diciamo che facciamo un paio di barre di carburante e facciamo funzionare il tutto su banchi di prova. Rimuovi tutte le caratteristiche della fisica nucleare. È necessario fare molte ricerche ea lungo termine. E più ritardiamo, sostenendo che è difficile e difficile, più resteremo indietro nello sviluppo. Devi fare tutto in tempo. Un tempo, Sredmash era impegnato in questo, riceveva torio metallico nelle nostre aziende e queste tecnologie erano disponibili. Occorre raccogliere la vecchia esperienza, i vecchi rapporti, probabilmente sono tutti conservati negli archivi, e gli esperti lo troveranno. Tenendo conto di quanto è stato fatto e delle nuove opportunità, è necessario continuare tutto questo.
Alcuni depositi di torio in Russia:
- Tugan e Georgievskoe (regione di Tomsk)
- Ordynskoe (regione di Novosibirsk)
- Lovozerskoe e Khibinskoe (regione di Murmansk)
- Ulug-Tanzekskoe (Repubblica di Tyva)
- Kiyskoe (territorio di Krasnoyarsk)
- Tarskoe (regione di Omsk)
- Tomtorskoe (Yakutia)
Torio per l'Artico e oltre
C'è un enorme bisogno di centrali elettriche mobili e fisse seriali di bassissima e bassa potenza (da 1 a 20 MW), che possono essere utilizzate come fonti di energia e calore nello sviluppo dei territori del nord, nello sviluppo di nuovi depositi lì, nonché nella fornitura di elettricità a presidi militari remoti. e grandi basi navali nelle flotte del Nord e del Pacifico. Queste installazioni dovrebbero avere un periodo di funzionamento il più lungo possibile senza ricaricare il combustibile nucleare, durante il loro funzionamento non dovrebbero accumulare plutonio, dovrebbero essere di facile manutenzione. Non possono operare nel ciclo uranio-plutonio, perché il plutonio si accumula durante il suo utilizzo. In questo caso, una promettente alternativa all'uranio è l'uso del torio.
Il problema energetico nell'Artico è il problema numero uno. E questo deve essere fatto in modo assolutamente chiaro. In questo momento, a Zhodino, i nostri cari amici bielorussi hanno realizzato il BelAZ più grande del mondo, con una capacità di carico di 450 tonnellate. Affinché questo "BelAZ" funzioni normalmente, tutte le sue sale montate sono guidate separatamente, ogni ruota ha un motore separato. Ma per ottenere l'elettricità, ci sono due enormi diesel che azionano generatori elettrici, distribuiscono tutto a questi motori elettrici. Facciamo un piccolo reattore al torio, e non deve essere installato direttamente su questo BelAZ. Puoi fare diverse opzioni. Ad esempio, sarebbe molto efficiente utilizzare reattori al torio a bassa potenza per produrre idrogeno. E trasferisci tutti i motori all'idrogeno. A questo proposito, teoricamente otteniamo un'immagine brillante,perché bruciando idrogeno otteniamo acqua. Un'energia assolutamente "verde" che tutti sognano. Oppure costruiremo centrali nucleari basate su reattori a bassa potenza. Con l'ulteriore sviluppo ed esplorazione dell'Artico, i reattori locali mobili, gli impianti di reattori a bassa potenza daranno, a mio parere, un effetto economico nazionale folle. Semplicemente pazzo. Dovrebbero essere esattamente mobili, locali, mobili. E penso che non sia così difficile realizzare reattori di bassa potenza al torio con un periodo di sovraccarico di dieci anni o più nell'Artico. Sì, è possibile realizzare reattori a bassa potenza utilizzando le tecnologie esistenti: prendiamo i reattori che abbiamo in marina, sui sottomarini e sulle navi a propulsione nucleare. Mettiamoli. Cominciamo a sfruttare. Tutto questo può essere fatto. Ma le difficoltà di funzionamento e disattivazione,carico, scarico e rimozione nelle dure condizioni delle latitudini settentrionali complicheranno notevolmente l'uso di questo tipo di installazione.
Un altro buon esempio. Nelle enormi cave di Yakut di Alrosa, presso le divisioni minerarie di Lebedinsky GOK, utilizziamo BelAZ o Caterpillers per impieghi gravosi nell'estrazione del minerale di ferro, e c'è un grosso problema di aerare le cave dalle emissioni di scarico e dopo massicce esplosioni per rompere il minerale. Cosa viene applicato? Fino ai motori degli elicotteri degli aerei, ma funzionano anche con combustibili fossili, cherosene, ecc., A loro volta si verifica l'inquinamento secondario della cava. Quando si passa a veicoli con reattori a base di torio, non è necessario ventilare i pozzi aperti, non sono necessari magazzini di carburante e lubrificanti, ecc.
È uno shock per me quando la Russia, il successore legale dell'Unione Sovietica, non è in grado di fornire alla sua industria nucleare un componente naturale, le materie prime dell'uranio. Non lo capisco, ma sono cresciuto in una vecchia scuola e non ho lavorato da nessuna parte tranne Sredmash. Non è uno scherzo, qualche tempo fa, a giudicare dalle fonti ufficiali di Rosatom, siamo stati costretti ad acquistare materie prime in Australia.
Le imprese russe, dicono, non sono redditizie, ma in questo caso, perché imprese simili in Ucraina, dove anche l'estrazione sotterranea e il contenuto di metallo nel minerale simile al nostro, sono redditizi? Probabilmente è arrivata la necessità, la necessità statale di avere riserve statali di materiali strategici per lo sviluppo dell'energia nucleare, oltre che per l'industria in generale. Tenendo conto di tali trucchi che si stanno verificando (sanzioni, ecc.), Possiamo essere messi in una posizione molto, molto scomoda e dipendente in qualsiasi momento.
Laddove si tratta di questioni di principio, di sicurezza dello Stato, non solo dal punto di vista della capacità di difesa, la sicurezza dello Stato è un concetto ampio ed enorme, e non si tratta solo di armi. Questo include cibo e altre cose strategiche.
Centrali nucleari galleggianti - uno dei progetti più promettenti per lo sviluppo dell'Artico - potrebbe benissimo essere dotato di reattori al torio, piccoli e "a lunga durata".
Dov'è la sede di analisti e specialisti?
Mi sembra che sotto ogni ministero dovrebbe esserci una specie di quartier generale di analisti, consiglieri, cardinali grigi, se volete chiamateli come volete, che dovrebbero analizzare una quantità enorme di informazioni e separare il grano dalla pula, determinando la strategia di sviluppo. Sfortunatamente, soprattutto oggi, le decisioni vengono spesso prese senza un'analisi adeguata. La leadership del settore dovrebbe essere impegnata nell'analisi e nella pianificazione strategica, comprendere chiaramente in quale direzione si svilupperà ulteriormente il settore. E questo dovrebbe essere basato sulle giuste analisi.
La cattiva notizia è che ci siamo davvero dimenticati del concetto di "metalli critici", di ciò che è necessario per lo sviluppo dell'industria nucleare, per il suo funzionamento ininterrotto. Nella mia comprensione, ittrio, berillio, litio sono assolutamente necessari, un gruppo medio pesante è assolutamente necessario - questi sono neodimio, praseodimio, disprosio. Questi elementi sono davvero necessari per i prossimi 5-10-15 anni. Sì, abbiamo stabilito che abbiamo bisogno di questi elementi. Faccio una semplice domanda: signori capi, signori tecnologi, abbiamo ricevuto questi elementi. Cosa ne faremo di loro? Abbiamo un'industria secondaria pronta a realizzare prodotti con questi elementi? Chi lo farà se queste attività esistono? Innanzitutto, possono dirci che sì, abbiamo realizzato dei prototipi. La domanda è diversa. Hai fatto qualcosa di competitivo? Questo prodotto è russo e sarà un prodotto che è migliore nelle sue caratteristiche rispetto al tedesco,eccetera? È come una TV. Per te, come consumatore, metteremo un televisore russo e un televisore giapponese. Sono sicuro che comprerai giapponese. Questa è la domanda: l'industria è pronta per utilizzare le terre rare correttamente e nella giusta direzione. Siamo pronti a farne un prodotto competitivo o abbiamo prodotto terre rare da vendere sul mercato? La Cina con le nostre terre rare non ci farà entrare nel mercato. Ecco un complesso di problemi che dobbiamo risolvere in modo completo, ma stiamo solo dichiarando.vendere sul mercato? La Cina con le nostre terre rare non ci farà entrare nel mercato. Ecco un complesso di problemi che dobbiamo risolvere in modo completo, ma stiamo solo dichiarando.vendere sul mercato? La Cina con le nostre terre rare non ci farà entrare nel mercato. Ecco un complesso di problemi che dobbiamo risolvere in modo completo, ma stiamo solo dichiarando.
Ma molto peggio è l'invecchiamento del personale, potenziale nel ministero, nelle corporazioni statali. E questo, purtroppo, è particolarmente evidente nella divisione materie prime. E la divisione materie prime è la spina dorsale. Se non hai materie prime, non ci sarà nulla da cui ricavare qualcosa. Il ferro può essere costruito, ma come alimentarlo? Non stiamo dicendo invano che dobbiamo pensare e considerare la varietà di fonti di materie prime, compreso il torio. Insieme a questo, non bisogna dimenticare l'uranio, non bisogna dimenticare le riserve accumulate (componente naturale 238 in varie forme). Tutto questo deve essere utilizzato in un segmento strettamente focalizzato, competente, normale, con messa a terra, in diverse versioni. Non puoi mandare un laureato di Harvard in una miniera o un avvocato in un laboratorio metallurgico. Non ci andranno. Chi forma questi specialisti adesso? C'era un'intera industria negli Urali,direttamente correlato a Minsredmash, è l'ingegneria chimica. I più potenti impianti di ingegneria chimica negli Urali.
È una cosa paradossale: oggi nessuna università in Russia forma specialisti in ingegneria chimica. E come saranno progettati i dispositivi in generale senza specialisti? I vecchi se ne andranno. Porta subito un campione a VNIIHT, non c'è nessuno a tagliarlo. Se mi sbaglio, scrivi che Valery Konstantinovich si sbaglia. Questo sarà corretto e corretto. Qui ti informiamo che questa e quella università si prepara. Sarò solo contento di essermi sbagliato, sinceramente contento. Lo dico per esperienza personale. Recentemente sono stato negli Urali e ho incontrato persone che lavorano in questo settore, queste sono le loro parole. Mi hanno detto: "In cinque anni, puoi dimenticare che c'era un'industria come l'ingegneria chimica in Russia". Si tratta di persone che hanno esperienza nella progettazione e realizzazione di dispositivi per l'ingegneria chimica: essiccatori speciali, forni speciali, unità di decomposizione,per decomposizione chimica. Questo è un ramo speciale della tecnologia che implica il lavoro con acidi, in condizioni termiche, su recipienti a pressione.
Perché hai bisogno di un regista?
Ero il direttore generale delle tre maggiori imprese di Sredmash. Ne sono orgoglioso e so come si è costruito il rapporto tra me, in qualità di direttore dell'impresa, capo del consiglio centrale e ministro. Ho preso decisioni nel quadro dei finanziamenti e delle competenze che avevo. Ed ero responsabile di questo. Abbiamo preso decisioni, abbiamo eseguito test. Giustificato? Sì. Ma ce l'abbiamo fatta. Quindi, sulla base di tutto ciò, abbiamo giustificato e dimostrato la necessità di tali decisioni. Dobbiamo farlo, dobbiamo implementarlo, è nella logica dello sviluppo del settore, è necessario e così via. Adesso tutti aspettano la squadra di Mosca, cosa dobbiamo fare?
Qualsiasi sistema di relazioni, qualsiasi sistema nell'industria, nell'economia nazionale e ovunque: questo è un sistema di fiducia. Se metti un regista, allora a) significa che ti fidi di lui, b) se ti fidi di lui, gli dai una certa struttura per fluttuare liberamente. Ma il regista, il comandante, che è responsabile della produzione, delle persone, della sicurezza, dell'adempimento del piano, per un milione di tutte le funzioni, non può chiamare costantemente da Mosca e ritirarsi: "non farlo, non guardare qui, non andare là". Se succede qualcosa in produzione, il responsabile sarà il regista, non quello che lo tira da Mosca. Ora il direttore dell'impresa, mi scusi, non può comprare una saponetta. Tutto passa per Mosca, tramite gare d'appalto. Ma se è così, perché hai bisogno di un regista? Rimuovilo e comanda da Mosca ciò che deve essere fatto.
L'Agenzia nazionale indonesiana per l'energia atomica (BATAN) sta progettando di costruire un reattore sperimentale (RDE) per i test utilizzando il combustibile al torio.
È questione di tempo
Gli scienziati che sono seriamente interessati ai reattori veloci sono abbastanza chiari che il vero avvio è previsto per il 2030. Prima nessuno pianifica nulla. Molti problemi. Il piombo fuso è un liquido corrosivo. Il flusso di piombo nei tubi di raffreddamento è una questione di domande: cosa succede all'interfaccia, quali sono le caratteristiche degli strati limite, come cambiano il trasferimento di massa e il trasferimento di calore, domande, domande, domande. Il fatto è che gli strati limite hanno proprietà fisico-chimiche completamente diverse, ci sono coefficienti completamente diversi di trasferimento di massa, trasferimento di calore, ecc. Il piombo deve essere di una certa qualità, con il contenuto di ossigeno richiesto. Ci sono molte domande. Ci sono risposte a queste domande? Non lo so. Abbiamo bisogno di numeri, calcoli.
Per quanto riguarda il torio, tutto dipende da come lo organizziamo, come organizziamo tutto questo in modo costruttivo, che tipo di logistica e chi gestirà il progetto. Se saremo in grado di farlo con competenza, selezioneremo specialisti appassionati all'idea di energia del torio, stanzieremo finanziamenti, un reattore di ricerca speciale solo per questi scopi, con produzione di carburante, penso che raggiungeremo il risultato pratico in un tempo abbastanza breve, come era negli anni Quaranta e Cinquanta … I laboratori hanno già svolto una parte significativa del lavoro sulla fisica del nucleo, sulla lavorazione della monazite con rilascio selettivo di torio e sulla produzione di terre rare. Tutto quello che è stato fatto prima deve essere accumulato, analizzato e riunito nell'ambito del gruppo di lavoro sullo sviluppo dell'energia del torio. E lavoro.
