Китайские ученые из Академии наук Китая начинают завершающий этап установки сверхпроводящих ускорителей частиц на новейшем ядерном объекте в провинции Гуандун. Этот проект является значительным шагом на пути к созданию «безграничного» источника чистой энергии и знаменует появление первого в мире реактора мегаваттного класса, функционирующего на основе переработки ядерных отходов, запуск которого запланирован на 2027 год.
Система, известная как ускорительно-управляемая подкритическая система (ADS), направлена на решение двух ключевых проблем ядерной энергетики: обеспечение безопасности и утилизацию долгоживущих радиоактивных отходов. По информации South China Morning Post, заместитель директора Института современной физики при CAS Хэ Юань отметил, что эта установка позволяет сжигать уран в сто раз эффективнее, чем традиционные реакторы. Благодаря технологии трансмутации долгоживущих изотопов в короткоживущие и менее опасные, период полураспада отходов сокращается более чем в тысячу раз. Эксперты прогнозируют, что это может обеспечить человечество стабильным «зеленым» источником энергии на тысячелетие.
Принцип работы системы заключается в преобразовании отходов в ценное топливо. ADS представляет собой гибридный реактор, объединяющий ядерную установку с мощным линейным ускорителем частиц. В отличие от традиционных реакторов, подкритическая система не может поддерживать цепную реакцию самостоятельно и требует внешнего источника нейтронов. Сверхпроводящие ускорители разгоняют протонные пучки до 80% скорости света и направляют их на мишень, состоящую из жидкого сплава свинца и висмута.
В результате бомбардировки генерируется мощный поток нейтронов, который превращает уран-238 (обычно считающийся отходами) в плутоний-239, превращая «мусор» в топливо. Кроме того, конструкция исключает риск расплавления активной зоны: без постоянного потока пучков от ускорителя реакция немедленно затухает.
Концепция ADS существует с 1980-х годов, но коммерческие версии таких реакторов пока не появились. Китай начал собственные исследования в 2011 году и в 2021 году успешно протестировал прототип, впервые достигнув мощности, необходимой для промышленного использования. Введение в эксплуатацию мегаваттного проекта в Хуэйчжоу позволит Китаю занять лидирующие позиции в глобальном переходе к «замкнутому» ядерному топливному циклу. «Это международно признанный идеальный подход к воспроизводству ядерного топлива и переработке отходов, который превращает атомную энергетику в зеленый, безопасный и стабильный источник энергии», — цитирует SCMP слова Хэ Юаня из газеты «Science and Technology Daily».
Завершение установки ключевых сверхпроводящих ускорителей ожидается к концу 2026 года, после чего система будет готова к полноценной эксплуатации в 2027 году. Параллельно с китайскими исследованиями аналогичные работы ведутся и в США. В Ускорительном центре Томаса Джефферсона Министерства энергетики США специалисты разрабатывают технологию «распыления» (спаллации), при которой протоны высокой энергии направляются на мишени из жидкой ртути. Это позволяет высвобождать поток нейтронов, который взаимодействует с долгоживущими изотопами. Американский подход направлен на получение безуглеродного электричества и значительное сокращение периода радиоактивной опасности отработанного топлива с 100 тысяч лет до 300 лет.
