Прорыв в ядерной энергетике: как преобразование тория в уран меняет глобальную энергетическую безопасность

Китай достиг того, чего западные ядерные программы стремились добиться десятилетиями — демонстрации устойчивого превращения тория в уран в рабочем расплавленном солевом реакторе. Этот успех знаменует собой поворотный момент в технологиях ядерной энергетики нового поколения, с глубокими последствиями для глобальной энергетической независимости и стратегий сокращения выбросов углерода.

Технический прорыв: что делает это особенным

Экспериментальный ториевый расплавный солевой реактор (TMSR), построенный Шанхайским институтом прикладной физики Китайской академии наук (SINAP) в Гоби, успешно подтвердил процесс превращения топлива, при котором торий-232, широко доступный элемент, превращается в уран-233 — делящееся вещество, способное поддерживать ядерную цепную реакцию. С момента достижения критического состояния в октябре 2023 года реактор стабильно вырабатывает тепловую энергию и одновременно собирает экспериментальные данные, подтверждающие это превращение.

В отличие от обычных ядерных реакторов, использующих твердые урановые топливные стержни, TMSR использует жидкое топливо, взвешенное в расплавленной фторидной соли. Эта двухфункциональная конструкция служит одновременно источником топлива и средой охлаждения, что позволяет непрерывно загружать топливо без остановки работы. По словам Ли Циннуаня, заместителя директора SINAP, такой подход значительно повышает эффективность использования топлива и существенно сокращает производство долгоживущих радиоактивных отходов — решая одну из самых острых экологических проблем ядерной индустрии.

Почему торий важнее, чем когда-либо

Прорыв реактора связан с замкнутым циклом: торий поглощает нейтроны внутри самого реактора и превращается в уран-233, который затем участвует в цепной реакции деления. Этот процесс «горения при выращивании» означает, что пополнение топлива происходит внутри реактора, исключая необходимость дорогостоящего внешнего изготовления и создавая практически неограниченный энергетический потенциал из одного заряда тория.

Для Китая эта технология особенно важна, поскольку она решает критическую проблему энергетической уязвимости. В настоящее время страна импортирует более 80 процентов своего урана, что делает её ядерный сектор уязвимым к геополитическим напряжениям и колебаниям цен на сырье. Торий, напротив, гораздо более распространен на территории Китая. Оценки показывают, что запасы тория в Китае составляют от 1,3 до 1,4 миллиона тонн, а концентрации в руднике Баян-Обо в Внутренней Монголии достаточно для обеспечения страны энергией более чем на тысячу лет.

Преимущества по сравнению с традиционной ядерной инфраструктурой

Реакторы четвертого поколения на основе расплавленных солей, использующие ториевые циклы, предлагают множество преимуществ в области безопасности и эффективности. Они работают при атмосферном давлении, а не требуют высоконапорных контейнеров, используют химически стабильные соли, которые задерживают радиоактивные материалы и значительно снижают риск взрывов и утечек. Эта принципиально иная архитектура представляет собой сдвиг парадигмы по сравнению с легководными реакторами, доминировавшими в мировой ядерной энергетике последние пять десятилетий.

Сроки разработки также подчеркивают способность Китая к реализации. Строительство началось в 2018 году, получено одобрение экологического министерства на эксплуатацию в 2022 году, достигнута первая критичность в октябре 2023 года, реактор вышел на полную мощность к середине 2024 года, а в конце года завершен первый в мире эксперимент по загрузке ториевого топлива. В настоящее время Китай эксплуатирует больше ядерных реакторов, строящихся, чем все остальные страны вместе, а сроки строительства примерно вдвое опережают западных конкурентов.

Общий контекст: почему это важно для будущего энергетики

Хотя США, Франция и Япония исследовали концепции ториевых реакторов, ни одна из этих стран не смогла перейти от экспериментальной стадии к промышленной эксплуатации. TMSR Китая — это первое в мире устойчивое демонстрационное устройство, производящее данные. Это позиционирует Китай как де-факто лидера в области технологий, которые западные ядерные программы давно считают будущим энергетической безопасности, но многократно не удавалось коммерциализировать.

Экономический аспект подтверждает этот тренд. За последние пятьдесят лет стоимость ядерного строительства в США значительно выросла, в то время как Китай снизил свои затраты примерно вдвое. Такое ценовое преимущество, в сочетании с постоянным технологическим прогрессом, создает нарастающий разрыв в развитии ядерной инфраструктуры между Китаем и западными странами.

Китайская академия наук запустила программу TMSR в 2011 году как часть комплексной национальной стратегии по развитию устойчивых энергетических систем и снижению выбросов углерода. Успешный этап превращения тория в уран символизирует зрелость десятилетних инвестиций в передовые технологии деления, с немедленными приложениями для производства электроэнергии и долгосрочным потенциалом для промышленного тепла и обеспечения топлива в Азии и за её пределами.