Ученые Китайской академии наук приступили к финальному монтажу сверхпроводящих ускорителей на уникальном объекте в провинции Гуандун. Установка носит название ADS (Accelerator-Driven Subcritical System — субкритическая система, управляемая ускорителем). После официального запуска в 2027 году она должна стать первым в мире реактором мощностью 1 МВт, способным «дожигать» ядерные отходы.
Разработка метит сразу в два больных места атомной отрасли — безопасность и многовековое хранение радиоактивных отходов. Хэ Юань, замдиректора Института современной физики КАН, сообщил, что установка использует уран в 100 раз эффективнее обычных станций. Перерабатывая долгоживущие изотопы в короткоживущие, она сокращает период их активного излучения более чем в 1000 раз. По расчетам специалистов, этого ресурса хватит для стабильного энергоснабжения на ближайшее тысячелетие.
ADS — это гибрид линейного сверхпроводящего ускорителя (линака) и субкритического ядерного реактора. Главное отличие от привычных АЭС: реактор не умеет работать самостоятельно. Без внешней «подпитки» нейтронами цепная реакция просто затухает — а значит, неконтролируемый разгон активной зоны физически невозможен. Это не просто красивые слова в паспорте безопасности. Аварии типа чернобыльской или фукусимской в такой конструкции исключены по законам физики.
Цепочка событий выглядит так. Линак разгоняет протоны до 0,8 c и бьет ими по мишени из жидкого свинцово-висмутового сплава. При столкновении каждый протон выбивает из ядер мишени 20−30 нейтронов. Этот поток «оживляет» уран-238, который в обычных реакторах считается балластом: нейтроны переводят его в плутоний-239, уже пригодное для деления топливо. Параллельно те же нейтроны «добивают» самые долгоживущие изотопы из отработанного ядерного топлива — трансурановые элементы: нептуний, америций, кюрий. Без переработки они остаются опасными 100 тыс. лет. С ADS, этот срок сокращается примерно до 300 лет. Жидкий свинцово-висмутовый сплав при этом выполняет двойную работу: служит и мишенью для пучка, и теплоносителем, отводя тепло к парогенераторам.
Концепция ADS появилась еще в 1980-х, но рабочих коммерческих установок в мире до сих пор нет ни одной. Китай начал целевые исследования в 2011 году. В 2021-м прототип впервые достиг нужной интенсивности пучка. Теперь укомлектовка мегаваттной машины в Хуэйчжоу — официально CiADS (China initiative Accelerator Driven System) — вплотную подходит к финишной прямой: монтаж криогенных ускорительных секций должен завершиться к концу 2026 года.
В Бельгии научный центр SCK CEN строит исследовательский ADS-реактор MYRRHA мощностью 100 МВт — ввод намечен на 2036 год. В США на ускорительном комплексе Томаса Джефферсона (JLab, Вирджиния) отрабатывают спалляцию на жидкортутной мишени. Япония развивает программу трансмутации отходов в рамках комплекса J-PARC. Однако именно Китай первым выходит на мегаваттный уровень — и, судя по срокам, намерен застолбить лидерство в этой гонке надолго.
Ранее мы писали о том, что Япония отправила робота-змею чистить разрушенную «Фукусиму».
