Китай разрабатывает первый в мире гибрид ядерного реактора и ускорителя — он сможет сжигать радиоактивные отходы

Китайские учёные близки к созданию нового типа коммерческого реактора, существовавшего пока лишь как лабораторная установка – ADS (подкритическая система с ускорительным приводом). По своей сути нет условий для самоподдерживающейся реакции ядерного деления. Он запускается внешним потоком протонов или других частиц, ускоренных до скоростей, близких к скорости света, которые при ударе высвобождают нейтроны из остатков топлива.

Установки АДС неоднократно разрабатывались в 1980-е годы во всех развитых странах. Они позволили существенно сократить объёмы долгоживущих радиоактивных отходов — до 1000 лет вместо сотен тысяч лет и даже больше: такой реактор просто сжигает их, получая энергию буквально из отходов и снижая их радиоактивность. Кроме того, реакторы ADS работают на ториевом топливе, которого в земной коре больше, чем урана.

Нынешний проект реактора ADS в Китае создается под эгидой Китайской академии наук – точнее, над ним работает Институт современной физики совместно с государственными атомными компаниями страны. Проект называется «Система, управляемая ускорением китайской инициативы» (англ.СиАДС). Разработчики подчеркивают, что эта технология сделает атомную энергетику «экологической, безопасной и стабильной», обеспечивая человечество энергией на протяжении 1000 лет.

Технически CiADS состоит из сверхпроводящего линейного ускорителя протонов, расщепительной мишени из жидкого сплава свинца и висмута и подкритического реактора.

Ускоритель ускоряет протоны до высоких энергий (около 250–500 МэВ), они попадают в цель, вызывая расщепление — процесс рождения множества нейтронов. Эти нейтроны попадают в подкритический реактор (в котором нет самоподдерживающейся реакции деления), поддерживая управляемую цепную реакцию деления без риска неконтролируемого ускорения. Реактор охлаждается жидким металлом, сохраняющим жесткий спектр быстрых нейтронов, идеально подходящим для переработки актинидов, главной «гадости» в долгоживущих радиоактивных отходах.

Основными преимуществами CiADS являются сжигание урана, которое в 100 раз эффективнее, чем в обычных реакторах, и сокращение срока жизни радиоактивных отходов в тысячи раз (от сотен тысяч лет до менее 1000 лет).

Долгоживущие актиниды (америций, нептуний, кюрий) эффективно трансмутируются в короткоживущие изотопы из-за жесткого спектра и внешнего потока нейтронов. Это позволяет практически полностью использовать уран-238 и перерабатывать отходы существующих АЭС, радикально снижая объемы и опасность их захоронения. Технология делает ядерный топливный цикл замкнутым и устойчивым.