Китай разработва първия в света хибрид между ядрен реактор и ускорител – в него ще могат да се изгарят радиоактивни отпадъци

Китайски учени са близо до създаването на нов тип търговски реактор, който досега е съществувал само като лабораторна инсталация – ADS (accelerator-driven subcritical system). В неговата активна зона няма условия за самоподдържаща се реакция на ядрено делене. Тя се задейства от външен поток от протони или други частици, ускорени до скорости, близки до тази на светлина, които при удар освобождават неутрони от остатъците от гориво.

ADS инсталациите са разработвани многократно през 80-те години на миналия век във всички развити страни. Те позволяваха да се намалят значително обемите на дългоживеещите радиоактивни отпадъци – до 1000 години вместо стотици хиляди години и дори повече: такъв реактор просто ги изгаря, получавайки енергия буквално от отпадъците и намалявайки тяхната радиоактивност. Освен това, ADS реакторите работят с ториево гориво, което в земната кора е в изобилие в сравнение с урана.

Текущият проект за ADS реактор в Китай се създава под егидата на Китайската академия на науките – по-конкретно, над него работи Институтът по съвременна физика съвместно с държавните ядрени компании на страната. Проектът се нарича China Initiative Accelerator Driven System (CiADS). Разработчиците подчертават, че тази технология ще направи ядрената енергетика „екологична, безопасна и стабилна“, осигурявайки енергия на човечеството за 1000 години.

Технически CiADS се състои от свръхпроводящ линеен ускорител на протони, спаляционна мишена от течен сплав на олово и бисмут и подкритичен реактор.

Ускорителят ускорява протоните до високи енергии (около 250–500 MeV), те удрят мишената, предизвиквайки спаляция – процес на раждане на множество неутрони. Тези неутрони попадат в подкритичния реактор (в който няма самоподдържаща се реакция на деление), поддържайки контролирана верижна реакция на деление без риск от неконтролируемо ускорение. Реакторът се охлажда с течен метал, което запазва твърдия спектър на бързите неутрони, идеален за преработка на актиниди – основната „гадост“ в дългоживещите радиоактивни отпадъци.

Основните предимства на CiADS са изгарянето на уран, което е 100 пъти по-ефективно отколкото в обикновените реактори и намаляването на времето на живот на радиоактивните отпадъци хиляди пъти (от стотици хиляди години до по-малко от 1000 години).

Дългоживещите актиниди (америций, нептуний, кюрий) ефективно се трансмутират в краткоживещи изотопи благодарение на твърдия спектър и външния поток на неутрони. Това позволява почти пълното използване на уран-238 и преработката на отпадъците от съществуващите АЕЦ, като радикално се намалява обемът и опасността от погребването им. Технологията прави ядрения горивен цикъл затворен и устойчив.