Швейцарский стартап планирует заново изобрести ядерную энергетику

В настоящее время около 440 действующих атомных электростанций по всему миру вырабатывают около 10% потребляемой электроэнергии. Keystone / Giroscience / Science Photo Library

Идея, разработанная 30 лет назад в швейцарском ЦЕРНе в Женеве, преследует цель создания установки для производства более безопасной и чистой ядерной энергии. Над реализацией и рыночным внедрением этой идеи сейчас работает перспективная швейцарская компания.

Перевод Полины Сосновой, редактор Надежда Капоне.

О чем речь? Женевская компания Transmutex разрабатывает в данный момент новый тип ядерного реактора, в котором вместо урана будет использован торий. Установка обещает производить электроэнергию более безопасно и без образования высокорадиоактивных отходов, что поспособствует переходу к обществу с нулевым уровнем выбросов.

Как появилась компания TransmutexВнешняя ссылка? «Когда лауреат Нобелевской премии предлагает поработать с ним, то ему трудно отказать», — говорит физик-ядерщик Федерико Карминати (Federico Carminati) в интервью порталу SWI swissinfo.ch. Он хорошо помнит звонок от Карло Руббья (Carlo Rubbia), который в то время занимал должность директора Европейской организации ядерных исследований (European Organization for Nuclear Research, CERN/ЦЕРН), базирующейся в Женеве.

«Это был 1990 год, я был молодым сотрудником ЦЕРН, и профессор Руббья предложил мне принять участие в разработке нового типа ядерного реактора», — рассказывает Федерико КарминатиВнешняя ссылка. Идея вызвала тогда немалый ажиотаж, однако проект создания ториевого реактора в комбинации с ядерным ускорителем был, тем не менее, положен в долгий ящик. В то время ядерная энергетика не сильно нуждалась в инновациях, а проблема радиоактивных отходов и их хранения и вовсе, с ее точки зрения, не была актуальна. Зачем что-то изобретать и финансировать, если уже вложены колоссальные суммы в развитие урановой ядерной энергетики?

Торий вместо урана

Спустя тридцать лет времена изменились. Для Федерико Карминати пришло время смахнуть пыль со старого проекта Карло Руббья и вернуть его к себе на рабочий стол. Вот уж воистину любая идея должна отлежаться. В 2019 году вместе с французским предпринимателем Франклином Серван-Шрейбером (Franklin Servan-Schreiber) он основал стартап Transmutex. Их цель — заново изобрести ядерное «колесо».

Физик-ядерщик Федерико Карминати Transmutex

Атомные электростанции, как известно, производят электроэнергию, используя тепло, получающееся в результате самоподдерживающейся цепной реакции деления. В классическом реакторе топливный материал — обычно уран или плутоний — погружается в «нейтронную ванну» (т. н. отражатель нейтронов, окружающий активную зону). Атомы расщепляются (процесс деления), выделяя энергию и высвобождая еще больше нейтронов, что приводит к цепной реакции. Тепло, выделяемое при делении, используется сначала для производства пара, который вращает турбину, производящую электричество. Непрерывная выработка атомной электроэнергии происходит в больших количествах и без выброса парниковых газов.

Однако многие страны, включая Швейцарию, пока не знают, где и как производить захоронение радиоактивных отходов. Решение, предлагаемое компанией Transmutex, заключается в том, чтобы использовать в работе АЭС торий вместо урана. Торий — это слаборадиоактивный металл, который в изобилии содержится во всей земной коре, в то время как большая часть урана, используемого в качестве ядерного топлива, специально добывается в шахтах России, Казахстана, Австралии и Канады. По данным 2013 года, добыча урана в России составляет 3135 тонн в год (5,26 % от мировой добычи), а российские запасы урана, по данным 2015 года, составили 507 800 тонн (9 % от мировых запасов). «Торий тем самым гораздо более «демократичен» в плане добычи, чем уран», — говорит Ф. Карминати.

Ториевый топливный цикл использует в качестве расщепляющегося материала изотоп тория Th-232. Однако для инициации цепной ядерной реакции получаемых при распаде частиц недостаточно. В этих условиях реактору требуется «дать прикурить» от внешнего источника дополнительных расщепляющихся материалов, например нейтронов. Ториевый реактор, постоянно поддерживающийся в подкритическом состоянии, получает их от ускорителя частиц. Но, как только поток этих нейтронов прерывается, реактор немедленно отключается, что способно принципиально исключить возникновение нештатных ситуаций, аналогичных той, что возникла на ЧАЭС в 1986 году.

Меньше отходов

По словам Федерико Карминати, ториевый реактор в комбинации с ускорителем заряженных частиц имеет массу преимуществ. Период полураспада побочных продуктов тория намного меньше, чем в случае с ураном — 300 лет вместо 300 000, — да и объемы опасных отходов значительно сокращаются. «Речь идет о нескольких килограммах вместо тонн», — говорит этот физик-ядерщик. Еще одно преимущество ториевого топливного цикла заключается и в том, что он лучше соответствует режиму нераспространения ядерного оружия, поскольку побочные продукты деления тория не могут быть использованы для создания атомной бомбы.

Но и это еще не все. Ториевый реактор способен работать на отходах, полученных от существующих атомных электростанций: часть отходов может быть превращена в ускорителях в более стабильные элементы, например плутоний, превращается под обстрелом нейтронами в менее радиоактивные элементы. Данный процесс на техническом жаргоне называется «трансмутацией», отсюда и название компании: Transmutex. «Эта технология способна помочь решить проблему накопления и хранения высокорадиоактивных отходов», — объясняет Федерико Карминати.

Сотрудничество с Россией и США

При этом компания Transmutex собирается использовать технологии, уже разработанные как в Швейцарии, так и за рубежом. Совместно с Институтом Пауля Шеррера (Paul Scherrer InstitutВнешняя ссылка), ведущим исследовательским центром Швейцарии в области естественных и технических наук, компания намерена построить ускоритель частиц, который будет гораздо мощнее образцов, уже в настоящее время используемых в медицине. Стартап из Швейцарии также развивает сотрудничество с международными партнерами.

предыдущий следующий

Город Минамисома (Minamisoma), 2011 год. Разрушенный цунами участок побережья в 40 км от энергетического комплекса «Fukushima Daiichi», несколько недель спустя после аварии. Dominic Nahr

Город Иваки (Iwaki), 2011 год. Вот в таких временных укрытиях размещались эвакуированные из зоны радиоактивного поражения, к югу от АЭС «Fukushima Daiichi». Dominic Nahr

Токио, 2011 год. Сачико Масуяма (Sachiko Masuyama, 30) за два дня до землетрясения узнала о своей беременности. Сегодня она живет в пригороде Токио Шинономе (Shinonome) на территории искусственного острова, построенного в акватории Токийской бухты в общежитии для правительственных сотрудников. Dominic Nahr

Минамисома (Minamisoma), 2011 год. Групповые похороны в храме Йофуку (Jofuku) в районе Харамачи, в городе, расположенном внутри 30-километровой зоны. Dominic Nahr

Город Йонезава (Yonezawa), 2011 год. Сразу после катастрофы во многих регионах Восточной Японии перестали работать сети мобильной телефонной связи, и люди вспомнили про старые добрые автоматы на улице. Dominic Nahr

Город Намие (Namie), 2012 год. Год спустя после аварии полицейские на побережье продолжают поиск останков жертв катастрофы. Dominic Nahr

Город Намие (Namie), 2014 год. В зоне радиоактивного поражения вокруг комплекса АЭС Фукусима-Даичи (Fukushima Daiichi) даже спустя три года после аварии счетчик Гейгера регистрирует очень высокий уровень радиации. Dominic Nahr

Город Окума (Okuma), 2014 год. В центре управления реакторами на энергетическом комплексе «Fukushima Daiichi». Оба реактора стали 11 марта 2011 года жертвами цунами и взорвались из-за расплавления активной зоны в результате отключения систем охлаждения. Dominic Nahr

Город Томиока (Tomioka), 2014 год. В покинутом автомобиле недалеко от города Тамиока, расположенного в 10 км от АЭС Фукусима и из которого были эвакуированы все жители, видна голова куклы. Совершенно не ясно, смогут ли люди вернуться в свои дома, и если да, то когда. Dominic Nahr/Magnum Photos

Аидзувакама́цу, 2014 год. Икуко Идогава (Ikuko Idogawa, 82) показывает фото с изображением своего бывшего дома в городе Окума (Okuma), расположенном в нескольких километрах от АЭС в Фукусиме. Со своим мужем Цугуо (Tsuguo, 85) она проживает сейчас во временном лагере в 100 километрах от своей родины. Dominic Nahr

Город Намие (Namie), 2014 год. В этом туннеле, расположенном в 20-километровой зоне радиоактивного поражения, все еще горит свет. Dominic Nahr

Портрет семьи Каваучи (Kawauchi). Отец умер в 2012 году, как предполагают, от последствий радиоактивного облучения, после того, как он без надлежащей защиты поработал на устранении последствий аварии на АЭС в Фукусиме. Мать умерла год спустя от рака щитовидной железы. Осталась одна дочь, которой приходится заботиться о престарелой бабушке. Dominic Nahr

Город Намие (Namie), 2014 год. Крестьяне захоронили коров, использованных с целью проведения научного вскрытия, в специальном могильнике. Им остается рассчитывать на то, что их стада не поражены радиацией. Dominic Nahr

Город Фукусима (Fukushima), 2014 год. В этой квартире в городе, расположенном в 50 км от взорвавшихся атомных станций, покончил с собой из-за отравления угарным газом рабочий команды по обеззараживанию объектов. Dominic Nahr

Город Фукусима (Fukushima), 2014 год. Ночная жизнь в городе не замирает даже в условиях повышенной радиоактивной нагрузки. Dominic Nahr

Город Минамисома (Minamisoma), 2015 год. В пределах 20-километровой зоны землю во время процедуры обеззараживания покрывают специальным пластиком. Dominic Nahr

Город Окума (Okuma), 2016 год. Теруми Мураками (Terumi Murakami, 43) страдает от депрессий. Сегодня она пришла сюда, на территорию бывшего детского сада, в настоящее время полностью непригодного для проживания из-за радиации, чтобы вспомнить прошлое. В 2015 году она попыталась в день, когда её младшая дочь пошла в первый класс, покончить жизнь самоубийством, но Теруми успели спасти. Dominic Nahr

• Картина 1
• Картина 2
• Картина 3
• Картина 4
• Картина 5
• Картина 6
• Картина 7
• Картина 8
• Картина 9
• Картина 10
• Картина 11
• Картина 12
• Картина 13
• Картина 14
• Картина 15
• Картина 16
• Картина 17

Российская государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», специализирующаяся в том числе на производстве ядерных реакторов для подводных лодок, в данный момент также изучает возможность разработки такого реактора, а Аргоннская национальная лаборатория (Argonne National LaboratoryВнешняя ссылка), одна из важнейших лабораторий в области ядерных исследований в США, также уже работает над ториевым топливом. «У нас есть все необходимые элементы для создания реактора нового типа: теперь остается только собрать их воедино», — говорит Федерико Карминати. Цель Transmutex — построить демонстрационный прототип уже к началу 2030-х годов.

Ренессанс ядерной энергетики?

Похоже, настало время для появления нового поколения источников ядерной энергии. А как же зеленая энергетика? Необходимость, с одной стороны, сокращения объемов выбросов CO2 и других парниковых, газов, а с другой стороны, опасения по поводу возможных аварийных веерных отключений электропитания (ветряки, солнце и биогаз пока не в состоянии дать столько энергии, сколько надо для отказа от АЭС) вдохнули новую жизнь в технологию, которая, казалось бы, после аварии на комплексе АЭС в Фукусиме, была похоронена навсегда.

В настоящее время по всему миру около 440 действующих атомных электростанций вырабатывают около 10% от всей потребляемой электроэнергии. В ряде стран уже ведутся работы по созданию более компактных, простых, безопасных и дешевых ядерных реакторов. Недавно президент США Джо Байден выделил на эти цели 2,5 миллиарда долларов, а компания TerraPowerВнешняя ссылка, основанная Биллом Гейтсом, уже готова построить первую миниатюрную натриевую АЭС. В Китае готовятся к запуску первого ториевого ядерного реактора, правда, но основе технологии, отличной от той, что использует Transmutex.

Ядерный ренессанс уже происходит и в Европе: Европейская комиссия намеревается включить энергию атома, как и природный газ, в число «зеленых» источников энергии, рассматривая ее в качестве инструмента обеспечения «энергетического перехода» на возобновляемые источники энергии. Эту линию поддерживает и Франция. Лишь Германия выступает против: после аварии в Фукусиме она решила твердо закрыть однажды все свои атомные электростанции. Швейцария так же взяла курс на постепенный отказ от атомной энергетики.

Однако во избежание затруднений с поставками электроэнергии, представители правоцентристских бюргерских партий призывают пересмотреть это решение и тоже начать рассматривать атомный ресурсе в качестве элемента долгосрочной энергетической стратегии. Швейцарский энергетический клуб (Energie Club SchweizВнешняя ссылка), объединение сторонников атомной энергетики, не исключает запуска народной законодательной инициативы под названием «Не допустим блэкаута» (Stoppt den Blackout), предлагающей отменить запрет на строительство новых АЭС, одобренный на референдуме швейцарским народом в 2017 году.

«Можно гордиться всю жизнь»

«Было бы просто фантастикой в ближайшем десятилетии получить гибкую, модульную и маломасштабную технологию производства чистой и безопасной энергии», — указал порталу SWI swissinfo.ch Кристиан Шаффнер (Christian Schaffner), директор Энергетического научного центра при Высшей технической школе Цюриха (Energy Science Center ETH). «Необходимость и дальше электрифицировать транспорт и отопление повышает спрос на электроэнергию, но она должна быть чистой».

предыдущий следующий

История атомной энергетики в Швейцарии начинается в 1962 году с постройкой исследовательского атомного реактора в городе Лусенс (Lucens), кантон Во. Keystone

21 января 1969 года во время запуска реактора KS-150 на АЭС Лусенс после трехмесячного простоя при достижении мощности в 12 МВт произошло разрушение одной из топливных сборок. В результате произошло частичное расплавление активной зоны реактора, а также радиоактивной загрязнение всей пещеры, в которой был расположен реактор, включая вспомогательные помещения. В результате пещеру пришлось обеззараживать, а затем запечатывать. При этом ни работники, ни близлежащие населенные пункты не получили значительных доз облучения. Keystone

В 1969 году в строй был введен первый энергоблок АЭС Бецнау (кантон Аргау). В 1971 году за ним последовал второй энергоблок. Keystone

В 1972 году была запущена АЭС в городе Мюлеберг (Mühleberg), расположенная всего лишь в 15 км от Берна. В 1979 году к ней прибавились АЭС в г. Гёсген (Gösgen), кантон Аргау и в 1984 году АЭС в городе Ляйбштадт (Leibstadt), кантон Золотурн, которая в настоящее время является самой мощной станцией в Швейцарии. Keystone

В 1972 году в Швейцарии было учреждено «Национальное общество (в форме товарищества) по складированию ядерных отходов» («Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle» — «Nagra»). Задача этой структуры заключается в поиске на территории страны подходящего места для долговременного, по сути – вечного, хранения атомных отходов. Keystone

В настоящее время ядерные отходы (прежде всего отработанные топливные элементы) хранятся в «Промежуточном хранилище» (ZWILAG) в городе Вюренлинген (Würenlingen), кантон Аргау. Как только будет найдено место для постоянного хранения отходов, это хранилище будет закрыто. Keystone

Общественное движение, направленное против АЭС, зарождается в Швейцарии в 1970-е годы. Свою первую крупную акцию они провели в 1975 году, оккупировав на некоторое время строительную площадку, на которой возводилась АЭС в городе Кайзераугст (Kaiseraugst), кантон Аргау (Aargau). Keystone

Чем дальше, тем движение против строительства АЭС в городе Кайзераугст (Kaiseraugst) становилось все сильнее и влиятельнее. Насколько вообще необходима стране атомная энергетика и насколько возможно обеспечить безопасное использование этого источника энергии: дискуссии по этим и другим вопросам становились в Швейцарии все более жаркими. После аварии на ЧАЭС в 1986 году правительство Швейцарии решило остановить проект АЭС в городе Кайзераугст и отказаться от его реализации. Keystone

В 1977 году акции протеста прошли и около строящейся станции АЭС Гёсген (Gösgen). Тем не менее, двумя годами позже, как и было намечено, станция вошла в строй. RDB

Начиная с конца 1980-х годов общество «Nagra» исследовало различные горные породы, в том числе опалинустон (opalinuston), глину, которая обладает хорошими уплотняющими и изоляционными свойствами. В 2006 году Федеральный совет (правительство Швейцарии) разрешил утилизацию атомных отходов в таких почвах, которые в Швейцарии располагаются, в частности, в регионе города Сан-Урсан (Saint-Ursanne), кантон Юра. Keystone

Вопросы развития атомной энергетики несколько раз выносились в Швейцарии на общенациональные референдумы. В 1990 году народ, например, ввел 10-летний мораторий на строительство новых АЭС. В 2003 году избиратели отказались продлевать этот мораторий. Перспектива полного отказа от ядерной энергетики также не нашла у граждан сочувствия. Keystone

В качестве места расположения постоянного хранилища атомных отходов «Nagra» предлагала избрать, например, регион Велленберг (Wellenberg, кантон Нидвальден). В 2002 году, однако, народ региона отклонил этот проект, и он был закрыт. Keystone

После катастрофы на комплексе атомных реакторов в Фукусиме министр энергетики и охраны окружающей среды Швейцарии Дорис Лойтхард (Doris Leuthard) заявила в 2011 году о намерении правительства Конфедерации полностью отказаться от атомной энергетики в среднесрочной перспективе. Keystone

В 2012 году «Зелёная партия» Швейцарии зарегистрировала народную законодательную инициативу, в соответствии с которой АЭС в Швейцарии не имеют права работать дольше 45-ти лет. Keystone

В 2016 году парламент Швейцарии одобрил «Энергетическую стратегию-2050» («Energiestrategie 2050»), предусматривающую поэтапный отказ от использования в стране атомной энергии. Парламент выступил при этом против введения жестких предельных сроков эксплуатации АЭС. Keystone

Первой в Швейцарии будет закрыта АЭС в городе Мюлеберг. Произойдет это в 2019 году. Затем начнутся разборка и утилизация станции, на что может потребоваться даже несколько десятков лет. Keystone

• Картина 1
• Картина 2
• Картина 3
• Картина 4
• Картина 5
• Картина 6
• Картина 7
• Картина 8
• Картина 9
• Картина 10
• Картина 11
• Картина 12
• Картина 13
• Картина 14
• Картина 15
• Картина 16

Тем не менее, как отмечает К. Шаффнер, пройдет еще по меньшей мере 20 лет, прежде чем мы сможем подключить к сети такую электростанцию будущего. «Не думаю, что в условиях чрезвычайной климатической ситуации мы располагаем этим временем», — говорит он. Остается к тому же вопрос стоимости и рентабельности, а именно: «Сможет ли такая станция быть дешевле той, что работает на солнечной энергии? В настоящее время последняя дешевле энергии от традиционной АЭС». По мнению эксперта, более разумным было бы максимально использовать существующие атомные электростанции.

Некоторые бывшие руководители сферы регулирования и обеспечения безопасности ядерной энергетики из США, Великобритании, Франции и Германии утверждаютВнешняя ссылка, что её не следует рассматривать в качестве инструмента поиска ответа на климатический кризис. «Ядерная энергетика, включая разработки нового поколения, не является ни чистой, ни безопасной, ни „умной“, а представляет собой очень сложную технологию, способную в потенциале нанести значительный ущерб», — отмечают они в совместном заявлении. Кроме того, у ториевого топливного цикла есть и свои недостатки (подробнее здесьВнешняя ссылка).

Тем не менее Федерико Карминати из Transmutex настроен оптимистично. «Некоторые говорят, что наш проект амбициозен и сложен. Но никто еще не доказал нам, что он невозможен». На данный момент компания Transmutex привлекла финансирования на сумму в 8 млн швейцарских франков, из них 5 млн — от американских частных инвесторов. По оценкам стартапа, стоимость пилотного реактора составит около 1,5 миллиарда франков. «Это важный проект, и, если мы добьемся успеха…, то тогда мы заработаем целое состояние. Но даже если озолотиться у нас не получится, все равно — по крайней мере, я буду знать, что я попытался сделать что-то, чем можно гордиться всю жизнь».