Решение было новаторское, заодно, фактически, проверили концепцию маневренного режима работы будущих АЭС при сохранении условий для постоянной выработки тепловой мощности реактором. В силу специфики АЭС обычной конструкции, например, с реакторами ВВЭР, этот эксперимент имел большое практическое значение.
- И как, получилось? - заинтересованно перебил Хрущёв.
- Да, - кивнул Векслер. - К 1961 году ЯРЭС была полностью построена. И уже летом этого года выработала первые мегаватты электроэнергии. На ней установлен модульный ядерный релятивистский реактор, по сути, он и будет прообразом будущей серии реакторов-размножителей 'Руна-Т'. Модульная конструкция позволит достаточно просто производить модернизацию, заменяя проблемные части новыми.
В дальнейшем, по мере изучения и совершенствования релятивистских ядерных реакторов, мощность Московской ЯРЭС, первоначально составлявшая около 50 мегаватт, неоднократно повышалась, пока в 1965 году не была достигнута предельная для установленного электрогенерирующего оборудования мощность в 100 мегаватт (АИ).
- Очень хорошо, - одобрил Хрущёв. - А у вас, Александр Ильич, с этим торием, как, получилось?
- В общем, да, - согласился Лейпунский. - Отдельные вопросы ещё остаются, но они касаются уже не столько конструкции реактора, сколько химических аспектов технологии, и мы их достаточно успешно решаем.
- Хорошо. К какому сроку можно ждать пуска реактора-ускорителя в Северске?
- К концу этого года можно будет начать первую кампанию по наработке оружейного урана-233.
- Понятно. А что насчёт этих реакторов на быстрых нейтронах - какое преимущество могут дать они? - спросил Хрущёв. - Как я понимаю, эти реакторы сложные и сильно отличаются по конструкции от обычных.
- Да, они сложнее, дороже, потому что к такому реактору надо ещё построить небольшой завод, который будет производить для него особое топливо, - пояснил академик Доллежаль. - Но экономический эффект от реактора на быстрых нейтронах очень большой.
Если посмотреть распределение энергетических ресурсов на нашей планете в целом - 34,11 процента из них составляет литий-6, ещё 31,61 процента - торий, 31,81 процента - уран-238, и только лишь 2,47 процента - все остальные энергоносители - нефть, газ, уголь. Если разобрать эти 2,47 процента, из них 0,23 процента составляет уран-235, 1,29 процента - уголь, 0,40 процента - природный газ, и всего лишь 0,55 процента - нефть. Из этих цифр понятно, что вся энергетика человечества пока что уныло ковыряет доступные ей 2 с половиной процента легко окисляемого ископаемого топлива, на котором, по сути, последние две сотни лет работает вся наша цивилизация.
(цифры статистики из видеоролика https://youtu.be/c7LxkFKI0_A см. на 2:01)
Обычный реактор на медленных тепловых нейтронах работает на цепной реакции изотопа уран-235. В природной урановой руде примерно один процент урана, остальные 99 процентов - пустая порода. То есть, из каждой тонны руды мы извлекаем 10 килограммов природного урана. Более богатые руды есть в других странах, например, в Конго. Нам не повезло.
В каждой тонне этого природного урана, добытого из руды, всего 0,7 процента урана-235, способного делиться в обычном реакторе, извлечь получается примерно 0,5 процента. Остальные 99,3 процента - инертный в обычных условиях уран-238. Тем не менее, мы вынуждены вертеть его в центрифугах, повышая процент содержания урана-235 примерно до 3,3, чтобы можно было запустить цепную реакцию. Лишний уран-238 из центрифуг мы вынуждены выбрасывать в отвалы.
Загрузив топливо в 'медленный' реактор, мы 'сжигаем' только уран-235 и, частично, образующийся в процессе реакции плутоний. При этом уран-235 выгорает тоже не полностью. В каждой загруженной в реактор 1 тонне топлива содержится 967 кг урана-238 и 33 килограммов - урана-235. В отработанном ядерном топливе - 943 кило урана-238. В реакциях он почти не участвует, лишь малая часть его превращается в плутоний, остальной уран-238 просто присутствует в реакторе, набирается радиоактивности и затем отправляется в хранилище.
От 33 килограммов урана-235 в тонне отработанного топлива остаётся 8 кг. Ещё 4,6 кг - бесполезный для нас уран-236. Изотопы урана и плутония с чётными номерами
в цепных реакциях не участвуют. Плутония получается немного - 8,9 килограммов на тонну отработанного топлива. В его составе по 33,3% плутония-239, 240 и 241. 239-й и 241-й - пригодятся, в них цепная реакция возможна. 240-й - бесполезен, но именно его содержание позволяет поставлять реакторы на экспорт, не опасаясь, что какие-нибудь бородатые деятели используют наработанный в них плутоний, чтобы сделать бомбу.
(состав по http://geoenergetics.ru/2016/08/09/yadernyj-toplivnyj-cikl-anatomiya-oyat/)
Остаток - примерно 35 килограммов с каждой тонны - это трансурановые элементы, среди них есть и полезные, и очень вредные. Полезные - например, нептуний-237, из которого можно сделать плутоний-238, для использования в РИТЭГах на автоматических межпланетных станциях, планетоходах и автоматических метеостанциях на Крайнем Севере. Ещё один полезнейший изотоп - америций-241, примерно по килограмму на каждую тонну отработанного топлива. Из него можно сделать америций-243, а он уже годится для малогабаритных космических реакторов, его критическая масса - 3,78 килограмма.