La baisse des prix du pétrole réduit automatiquement la compétitivité des centrales nucléaires.

Le principal inconvénient des centrales nucléaires- les conséquences graves des accidents, pour éviter lesquels les centrales nucléaires sont équipées les systèmes les plus complexes sûreté avec réserves multiples et redondance, garantissant l'exclusion de la fusion du cœur même en cas d'accident de dimensionnement maximal (rupture transversale complète locale de la canalisation du circuit de circulation du réacteur).
Un problème sérieux pour les centrales nucléaires est leur démantèlement après épuisement de leurs ressources ; selon les estimations, cela peut représenter jusqu'à 20 % du coût de leur construction.
Pour un certain nombre de raisons techniques, il est extrêmement peu souhaitable que les centrales nucléaires fonctionnent en modes de manœuvre, c'est-à-dire pour couvrir la partie variable du programme de charge électrique.

L'énergie nucléaire est principalement associée à la catastrophe de Tchernobyl survenue en 1986. Puis le monde entier a été choqué par les conséquences de l'explosion réacteur nucléaire, à la suite de quoi des milliers de personnes ont reçu Problèmes sérieux en bonne santé ou décédé. Des milliers d'hectares de territoire contaminé où il est impossible de vivre, de travailler ou de cultiver ou manière écologique la production d’énergie, qui constituera une étape vers un avenir meilleur pour des millions de personnes ?

Avantages de l'énergie nucléaire

Construction centrales nucléaires reste rentable grâce à dépenses minimales pour la production d'énergie. Comme vous le savez, les centrales thermiques ont besoin de charbon pour fonctionner et sa consommation quotidienne est d'environ un million de tonnes. Au coût du charbon s’ajoutent les coûts de transport du carburant, qui coûtent également très cher. Quant aux centrales nucléaires, il s'agit d'uranium enrichi, ce qui permet de réaliser des économies sur le coût du transport et de l'achat du combustible.


Il est également impossible de ne pas noter le respect de l'environnement de l'exploitation des centrales nucléaires, car pendant longtemps On pensait que l’énergie nucléaire mettrait fin à la pollution environnement. Des villes construites autour centrales nucléaires, respectueux de l'environnement, puisque le fonctionnement des réacteurs ne s'accompagne pas du rejet constant de substances nocives dans l'atmosphère, et de plus, l'utilisation du combustible nucléaire ne nécessite pas d'oxygène. En conséquence, la catastrophe écologique des villes ne peut souffrir que des gaz d'échappement et du travail d'autres installations industrielles.

Économies en dans ce cas se produit du fait qu’il n’est pas nécessaire de construire stations d'épuration réduire les émissions de produits de combustion dans environnement. Problème de pollution grandes villes Aujourd'hui, cela devient de plus en plus pertinent, car souvent le niveau de pollution dans les villes où sont construites des centrales thermiques dépasse de 2 à 2,5 fois les indicateurs critiques de pollution de l'air avec du soufre, des cendres volantes, des aldéhydes, des oxydes de carbone et de l'azote.

Catastrophe de Tchernobyl est devenu une grande leçon pour la communauté mondiale, à propos de laquelle on peut dire que l'exploitation des centrales nucléaires devient chaque année plus sûre. Presque toutes les centrales nucléaires ont été installées mesures supplémentaires des mesures de sécurité qui ont considérablement réduit la possibilité qu'un accident similaire à la catastrophe de Tchernobyl se produise. Les réacteurs comme le RBMK de Tchernobyl ont été remplacés par des réacteurs de nouvelle génération à sécurité accrue.

Inconvénients de l'énergie nucléaire

L'inconvénient le plus important de l'énergie nucléaire est le souvenir d'un accident survenu il y a près de 30 ans dans un réacteur, dont l'explosion était considérée comme impossible et pratiquement irréaliste, ce qui est devenu la cause d'une tragédie mondiale. Cela s'est produit parce que l'accident n'a pas seulement touché l'URSS, mais le monde entier : le nuage radioactif provenant de l'actuelle Ukraine s'est d'abord dirigé vers la Biélorussie, après la France, l'Italie et a ensuite atteint les États-Unis.

L’idée même qu’un jour cela pourrait se reproduire est la raison pour laquelle de nombreuses personnes et scientifiques s’opposent à la construction de nouvelles centrales nucléaires. À propos, la catastrophe de Tchernobyl n'est pas considérée comme le seul accident de ce type ; Centrale nucléaire d'Onagawa Et Centrale nucléaire de Fukushima – 1, où un incendie s'est déclaré à la suite d'un puissant tremblement de terre. Il a provoqué une fusion du combustible nucléaire dans le réacteur du bloc n°1, ce qui a provoqué une fuite radioactive. C'était une conséquence de l'évacuation de la population qui vivait à 10 km des gares.

Il convient également de rappeler l'accident majeur de , où la vapeur chaude provenant de la turbine du troisième réacteur a tué 4 personnes et en a blessé plus de 200. Chaque jour, à cause de la faute humaine ou des éléments, des accidents dans les centrales nucléaires sont possibles, à la suite desquels des déchets radioactifs se retrouvent dans la nourriture, l'eau et l'environnement, empoisonnant des millions de personnes. C’est ce qui est aujourd’hui considéré comme l’inconvénient le plus important de l’énergie nucléaire.

De plus, le problème du stockage des déchets radioactifs est très aigu ; la construction de cimetières nécessite de vastes superficies, ce qui est gros problème pour les petits pays. Même si les déchets sont bitumés et cachés derrière des couches de fer et de ciment, personne ne peut garantir avec certitude qu'ils resteront sans danger pour l'homme pendant de nombreuses années. N'oubliez pas non plus que l'élimination des déchets radioactifs est très coûteuse ; en raison des économies de coûts de vitrification, de combustion, de compactage et de cimentation des déchets radioactifs, des fuites sont possibles. Avec un financement stable et un vaste territoire du pays, ce problème n'existe pas, mais tous les États ne peuvent pas s'en vanter.

Il convient également de noter que lors de l'exploitation d'une centrale nucléaire, comme dans toute production, des accidents se produisent, provoquant le rejet de déchets radioactifs dans l'atmosphère, les terres et les rivières. De minuscules particules d’uranium et d’autres isotopes sont présentes dans l’air des villes où sont construites des centrales nucléaires, ce qui provoque un empoisonnement de l’environnement.

conclusions

Même si l'énergie nucléaire reste une source de pollution et de catastrophes possibles, force est de constater que son développement va se poursuivre, ne serait-ce que pour la raison qu'elle manière bon marché obtenir de l'énergie, et les gisements d'hydrocarbures s'épuisent progressivement. Entre de bonnes mains, l’énergie nucléaire peut en effet devenir un moyen de production d’énergie sûr et respectueux de l’environnement, mais il convient néanmoins de noter que la plupart des catastrophes ont été causées par l’homme.

Dans les problèmes liés à l'élimination des déchets radioactifs, il est très important la coopération internationale, car elle seule peut fournir un financement suffisant pour l'élimination sûre et à long terme des déchets radioactifs et du combustible nucléaire irradié.

Utilisation généralisée énergie nucléaire commencé grâce à progrès scientifique et technologique non seulement dans le domaine militaire, mais aussi à des fins pacifiques. Aujourd’hui, il est impossible de s’en passer dans l’industrie, l’énergie et la médecine.

Toutefois, le recours à l’énergie nucléaire présente non seulement des avantages, mais aussi des inconvénients. Il s’agit tout d’abord du danger des radiations, tant pour l’homme que pour l’environnement.

L'usage de l'énergie nucléaire se développe dans deux directions : l'usage en énergie et l'usage d'isotopes radioactifs.

Initialement, l’énergie atomique était destinée à être utilisée uniquement à des fins militaires, et tous les développements allèrent dans ce sens.

Utilisation de l'énergie nucléaire dans le domaine militaire

Un grand nombre de matériaux hautement actifs sont utilisés pour produire armes nucléaires. Les experts estiment que les têtes nucléaires contiennent plusieurs tonnes de plutonium.

Les armes nucléaires sont envisagées car elles provoquent des destructions sur de vastes territoires.

En fonction de leur portée et de leur puissance de charge, les armes nucléaires sont divisées en :

• Tactique.
• Opérationnel-tactique.
• Stratégique.

Les armes nucléaires sont divisées en armes atomiques et à hydrogène. Les armes nucléaires sont basées sur des réactions en chaîne incontrôlées de fission de noyaux lourds et de réactions pour une réaction en chaîne, de l'uranium ou du plutonium sont utilisés.

Stocker de tels grande quantité matières dangereuses est une grande menace pour l’humanité. Et l’utilisation de l’énergie nucléaire à des fins militaires peut avoir des conséquences désastreuses.

Les armes nucléaires ont été utilisées pour la première fois en 1945 pour attaquer les villes japonaises d’Hiroshima et de Nagasaki. Les conséquences de cette attaque furent catastrophiques. Comme on le sait, ce fut la première et la dernière utilisation de l’énergie nucléaire en temps de guerre.

Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA)

L'AIEA a été créée en 1957 dans le but de développer la coopération entre les pays dans le domaine de l'utilisation de l'énergie atomique à des fins pacifiques. Dès le début, l'agence met en œuvre le programme de sûreté nucléaire et de protection de l'environnement.

Mais le plus fonction principale- c'est le contrôle des activités des pays dans le domaine nucléaire. L'organisation veille à ce que le développement et l'utilisation de l'énergie nucléaire se fassent uniquement à des fins pacifiques.

Le but de ce programme est de fournir utilisation sûre l'énergie nucléaire, la protection de l'homme et de l'environnement contre les effets des rayonnements. L'agence a également étudié les conséquences de l'accident survenu à la centrale nucléaire de Tchernobyl.

L'agence soutient également l'étude, le développement et l'application de l'énergie nucléaire à des fins pacifiques et agit comme intermédiaire dans l'échange de services et de matériaux entre les membres de l'agence.

En collaboration avec l'ONU, l'AIEA définit et fixe des normes dans le domaine de la sécurité et de la santé.

Pouvoir nucléaire

Dans la seconde moitié des années quarante du XXe siècle, les scientifiques soviétiques ont commencé à développer les premiers projets d'utilisation pacifique de l'atome. La direction principale de ces développements était l’industrie de l’énergie électrique.

Et en 1954, une station fut construite en URSS. Après ce programme croissance rapide L'énergie nucléaire a commencé à se développer aux États-Unis, en Grande-Bretagne, en Allemagne et en France. Mais la plupart d’entre elles n’ont pas été mises en œuvre. Il s’est avéré que la centrale nucléaire ne pouvait pas rivaliser avec les centrales fonctionnant au charbon, au gaz et au fioul.

Mais après le début de la crise énergétique mondiale et la hausse des prix du pétrole, la demande d’énergie nucléaire a augmenté. Dans les années 70 du siècle dernier, les experts pensaient que la puissance de toutes les centrales nucléaires pourrait remplacer la moitié des centrales électriques.

Au milieu des années 1980, la croissance de l’énergie nucléaire a de nouveau ralenti et les pays ont commencé à reconsidérer leurs projets de construction de nouvelles centrales nucléaires. Cela a été facilité par les politiques d'économie d'énergie et la baisse des prix du pétrole, ainsi que par la catastrophe de la centrale de Tchernobyl, qui a été détruite. Conséquences négatives pas seulement pour l'Ukraine.

Par la suite, certains pays ont complètement arrêté de construire et d’exploiter des centrales nucléaires.

L'énergie nucléaire pour les vols spatiaux

Plus de trois douzaines de réacteurs nucléaires ont volé dans l’espace et ont été utilisés pour produire de l’énergie.

Les Américains ont utilisé pour la première fois un réacteur nucléaire dans l’espace en 1965. L'uranium 235 a été utilisé comme combustible. Il a travaillé pendant 43 jours.

En Union soviétique, le réacteur Romashka a été lancé à l'Institut de l'énergie atomique. Il était censé être utilisé sur vaisseau spatial avec Mais après tous les tests, il n'a jamais été lancé dans l'espace.

La prochaine installation nucléaire de Buk a été utilisée sur un satellite de reconnaissance radar. Le premier appareil a été lancé en 1970 depuis le cosmodrome de Baïkonour.

Aujourd'hui, Roscosmos et Rosatom proposent de concevoir vaisseau spatial, qui sera équipé d'un moteur-fusée nucléaire et pourra atteindre la Lune et Mars. Mais pour l’instant, tout cela n’en est qu’au stade de proposition.

Application de l'énergie nucléaire dans l'industrie

L'énergie atomique est utilisée pour augmenter la sensibilité analyse chimique et la production d'ammoniac, d'hydrogène et d'autres produits chimiques utilisés pour fabriquer des engrais.

L'énergie nucléaire, dont l'utilisation dans l'industrie chimique permet d'obtenir de nouveaux éléments chimiques, aide à recréer les processus qui se produisent dans la croûte terrestre.

L'énergie nucléaire est également utilisée pour dessaler l'eau salée. L'application en métallurgie ferreuse permet la récupération du fer à partir de minerai de fer. En couleur - utilisé pour la production d'aluminium.

Utilisation de l'énergie nucléaire en agriculture

Application de l'énergie nucléaire dans agriculture résout les problèmes de reproduction et aide à lutter contre les parasites.

L'énergie nucléaire est utilisée pour provoquer des mutations dans les graines. Ceci est fait pour obtenir de nouvelles variétés produisant plus de rendement et résistantes aux maladies des cultures. Ainsi, plus de la moitié du blé cultivé en Italie pour la fabrication de pâtes alimentaires a été obtenu par mutation.

Les radio-isotopes sont également utilisés pour déterminer les meilleures façons application d'engrais. Par exemple, avec leur aide, il a été déterminé que lors de la culture du riz, il était possible de réduire l'application d'engrais azotés. Cela permet non seulement d'économiser de l'argent, mais également de préserver l'environnement.

Une utilisation un peu étrange de l’énergie nucléaire est l’irradiation des larves d’insectes. Ceci est fait afin de les éliminer de manière respectueuse de l'environnement. Dans ce cas, les insectes issus des larves irradiées n'ont pas de progéniture, mais à d'autres égards, ils sont tout à fait normaux.

Médecine nucléaire

La médecine utilise des isotopes radioactifs pour poser un diagnostic précis. Les isotopes médicaux ont une demi-vie courte et ne présentent pas de danger particulier ni pour les autres ni pour le patient.

Une autre application de l’énergie nucléaire en médecine a été découverte assez récemment. Il s'agit de la tomographie par émission de positons. Cela peut aider à détecter le cancer à un stade précoce.

Application de l'énergie nucléaire dans les transports

Au début des années 50 du siècle dernier, des tentatives ont été faites pour créer un char à propulsion nucléaire. Le développement a commencé aux États-Unis, mais le projet n’a jamais vu le jour. Principalement dû au fait que dans ces chars, ils n'ont pas pu résoudre le problème du blindage de l'équipage.

La célèbre société Ford travaillait sur une voiture fonctionnant à l’énergie nucléaire. Mais la production d’une telle machine n’a pas dépassé le stade de la maquette.

Le fait est que l'installation nucléaire prenait beaucoup de place et la voiture s'est avérée très grande. Les réacteurs compacts ne sont jamais apparus, donc projet ambitieuxéteindre.

Le transport le plus célèbre fonctionnant à l'énergie nucléaire est probablement celui de divers navires à des fins militaires et civiles :

• Navires de transport.
• Porte-avions.
• Sous-marins.
• Croiseurs.
• Sous-marins nucléaires.

Avantages et inconvénients de l'utilisation de l'énergie nucléaire

Aujourd'hui, la part de la production mondiale d'énergie est d'environ 17 pour cent. Même si l’humanité l’utilise, ses réserves ne sont pas infinies.

Par conséquent, comment Option alternative, utilisé Mais le processus d'obtention et d'utilisation est associé à un grand risque pour la vie et l'environnement.

Bien entendu, les réacteurs nucléaires sont constamment améliorés et toutes les mesures de sécurité possibles sont prises, mais cela ne suffit parfois pas. Les accidents de Tchernobyl et de Fukushima en sont un exemple.

D'une part, un réacteur fonctionnant correctement n'émet aucun rayonnement dans l'environnement, tandis que les centrales thermiques rejettent une grande quantité de substances nocives dans l'atmosphère.

Le plus grand danger vient du combustible usé, de son retraitement et de son stockage. Parce qu'à ce jour, cela n'a pas été complètement inventé moyen sûr l'élimination des déchets nucléaires.

Dans le monde des gens éloignés de l’énergie nucléaire, il existe une théorie presque conspirationniste selon laquelle THORIUM- c'est ce que les méchants pinocchios atomiques cachent aux consommateurs d'électricité à fourrure. Bon marché, sûr et ne produisant aucun déchet radioactif, il aurait pu propulser l'énergie nucléaire au sommet de sa puissance, mais pour une raison ou une autre, cela n'a pas été le cas.

Le parc actuel de réacteurs nucléaires industriels utilise entièrement du combustible à base d'uranium, en particulier l'isotope U235. Cela s'est produit pour une raison simple : c'est le seul isotope naturel capable de supporter une réaction de désintégration en chaîne. Le reste est naturel éléments lourds, par exemple chaîne U238 et Th232 (le même thorium) réaction nucléaire ne supporte pas. Il en existe plusieurs autres produits artificiellement qui sont capables de fonctionner dans un réacteur - par exemple, le bien connu Pu239 ou U233 - obtenus par transmutation de ces mêmes U238, Th232.

Les réacteurs à eau lourde sont l'un des trois modèles principaux (avec les réacteurs refroidis au gaz et aux sels fondus) dans lesquels le cycle du thorium peut être utilisé.

Le premier point est donc la raison pour laquelle nous ne voyons pas des centaines de réacteurs au thorium approvisionner le monde en électricité – le thorium n’est pas un combustible nucléaire. Cela n’a de sens que dans le cadre d’un cycle fermé du combustible nucléaire (CNFC), qui n’a jamais été pleinement mis en œuvre nulle part. Tout comme le cycle fermé du combustible nucléaire sur l'uranium, le thorium aura besoin de réacteurs rapides avec un facteur de reproduction supérieur à 1, d'usines de traitement radiochimique et d'autres caractéristiques du cycle fermé du combustible nucléaire.
En fait, le Th232 est un concurrent du U238, une substance qui peut être transformée en combustible nucléaire. De manière générale, chacun des combustibles nucléaires candidats a ses propres avantages et inconvénients :

• 1. Il y a plusieurs fois plus de thorium dans la croûte terrestre que d'uranium. C'est plus du thorium.
• 2. Le thorium n'a aucun problème avec les actinides mineurs : le combustible basé sur le cycle du thorium devient non radioactif au bout de quelques centaines d'années seulement contre des centaines de milliers pour le cycle de l'uranium. C’est son principal avantage, nous en parlerons ci-dessous.
• 3. Cependant, il faut extraire le thorium, alors que 3,5 millions de tonnes d'uranium sont déjà dans les entrepôts
• 4. Lors de la transmutation Th232->U233, il se forme un intermédiaire Pa233, qui se désintègre pendant un temps assez long et est un poison neutronique. C'est un énorme inconvénient, nous en parlerons ci-dessous.
• 5. Le sous-produit isotope U232, qui sera produit dans le combustible contenant du thorium, produit une chaîne d'émetteurs gamma durs lors de sa désintégration, ce qui complique considérablement le retraitement du combustible nucléaire usé.

Force est de constater qu'avec un tel handicap (point 3) et l'absence de cycle du combustible nucléaire, le thorium n'a pas beaucoup de chances d'être commercialisé, du moins pour l'instant. Et à d’autres égards, le thorium ne présente aucun inconvénient ni avantage. On lui attribue souvent, par exemple, le fait qu’il n’a aucun problème avec la prolifération de la technologie des armes nucléaires. C'est faux. Oui, il n’y a pas de plutonium, mais il y a de l’U233, qui fabrique d’excellentes bombes nucléaires.

Conversion des matériaux contenus dans le combustible d'un réacteur moderne : 3,5 % d'U235 se désintègre en produits de fission, en parallèle, 3 % de Pu sont produits à partir d'U238, dont 2 % se désintègrent également, produisant de la chaleur et des neutrons.

Parlons maintenant plus en détail des points 2 et 4, car... ils sont déterminants pour l'avenir du thorium.

Alors, quel est le problème avec les actinides mineurs ? Lorsqu'un réacteur nucléaire fonctionne avec du combustible humain ordinaire composé de 3 à 5 % d'U235 et de 95 à 97 % d'U238, lorsqu'il est absorbé par les neutrons, diverses substances désagréables se forment - des actinides mineurs. Ceux-ci incluent le neptunium Np-237, les isotopes de l'américium Am-241, -243, les isotopes du curium Cm-242, -244, -245. Ce sont tous des émetteurs gamma radioactifs et plutôt désagréablement puissants. Cependant, dans le combustible nucléaire usé frais, il y en aura très peu, quelques kilogrammes par tonne, contre des dizaines de kilogrammes de produits de fission (comme le fameux Cs-137), qui sont encore plus actifs. Quel est le problème?

Transformations des isotopes du combustible uranium dans un réacteur.

Le problème est la demi-vie. La demi-vie la plus longue des produits de fission est celle du Cs-137 – et elle est d’environ 30 ans. Dans 300 ans, son activité diminuera de 1 000 fois et dans 900 ans, d'un milliard. Cela signifie que dans un délai historiquement prévisible, nous pouvons cesser de nous inquiéter de la corrosion du combustible nucléaire usé et le protéger des mauvais amateurs de radioactivité.

Estimations pour l'énergie nucléaire : puissance en GW Pel, production d'énergie historique en GW*années Qel, masse de combustible usé en tonnes, masse de plutonium dans ce combustible usé MPu en tonnes et autres isotopes en kilogrammes

Mais pour les actinides mineurs, les demi-vies sont de plusieurs milliers d’années. Cela signifie que la durée de conservation passe de centaines d’années à des dizaines de milliers. Une telle époque est déjà assez difficile à imaginer, mais on peut imaginer qu'avec l'exploitation intensive de l'énergie nucléaire dans plusieurs milliers d'années, une zone assez vaste sera remplie de combustible nucléaire usé, et la profession la plus populaire sera celle de « garde du installation de stockage de combustible nucléaire usé.

Et les Suédois enfouissent déjà pour toujours du combustible nucléaire selon ce schéma dans le stockage de Forsmark.

La situation change si, au lieu d'un cycle à usage unique de carburant (qui existe actuellement), on passe à boucle fermée- produire du combustible nucléaire à partir d'U238 ou de Th232 et le brûler dans un réacteur. D'une part, le volume de combustible nucléaire usé, pour des raisons évidentes, diminue fortement, mais d'autre part, la quantité d'actinides mineurs va croître de plus en plus. Le problème de la destruction (par transmutation et fission) des actinides mineurs dans les réacteurs nucléaires depuis les années 70 a été l'un des problèmes majeurs sur la voie du développement du CNFC.

Et voilà Th232 à cheval. Aucune MA ne se formera dans son cycle du combustible nucléaire, ce qui signifie qu’il n’y aura aucun problème de stockage « pour toujours » du combustible usé, ni aucun problème de manipulation de ces substances très complexes et désagréables lors du retraitement du combustible usé d’uranium. Ainsi, le thorium acquiert un avantage important : le cycle du combustible nucléaire peut être en quelque sorte plus simple.

Le réacteur à sels liquides est un éternel compagnon de l’idée de l’énergie du thorium.

FLiBe mélangé avec du fluorure U233 sous forme solide et liquide a la couleur correcte pour un réacteur nucléaire.

Un tel réacteur est contrôlé en surveillant les fuites de neutrons du cœur et ne possède en fait aucun actionneur à l'intérieur du cœur et, surtout, il est constamment nettoyé radiochimiquement des produits de désintégration du Pa233 et de l'U233. L'idée de ZhSR est le Saint Graal de l'ingénierie nucléaire, mais en même temps un cauchemar pour les scientifiques des matériaux - dans cette fusion, l'ensemble du tableau périodique se forme rapidement en littéralement, et fabriquer un matériau qui retiendra un tel mélange sans corrosion dans des conditions haute température et il n'y a pas encore de rayonnement.

Coupe transversale de l'AHWR indien, le seul réacteur industriel au monde prévu pour fonctionner au Th/U233 et au Th/Pu239 MOX.

Ainsi, nous pouvons résumer : jusqu'à présent, l'industrie nucléaire n'a ni besoins ni capacités particuliers pour la construction de l'énergie du thorium. Économiquement, cela ressemble à ceci : le thorium n'est intéressant que lorsque le coût du kilogramme d'uranium dépasse 300 dollars, comme le formulent les conclusions du rapport de l'AIEA sur le cycle du thorium. Même les Indiens, dans un contexte d'approvisionnement limité en uranium (et de manque de ressources dans le pays), qui comptaient sur le cycle du combustible nucléaire au thorium dans les années 80, réduisent désormais progressivement leurs efforts pour le lancer. Eh bien, notre pays n'a qu'un héritage intéressant de l'époque où les avantages et les inconvénients du thorium n'étaient pas clairs - des entrepôts avec 80 000 tonnes de sable de monazite (minerai de thorium) à Krasnoufimsk, mais il n'y a pas de grands gisements de thorium économiquement justifiés et aucun plan pour son développement pour l'énergie nucléaire.

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DANS une des sections Sur LiveJournal, un ingénieur électronicien écrit en permanence sur les machines nucléaires et thermonucléaires - réacteurs, installations, laboratoires de recherche, accélérateurs, ainsi qu'environ. Nouveau missile russe, relevés pendant message annuel Président, a suscité le vif intérêt du blogueur. Et c'est ce qu'il a trouvé sur ce sujet.

Oui, historiquement, il y a eu des développements de missiles de croisière équipés d'un moteur aérien nucléaire à statoréacteur : le missile SLAM aux États-Unis avec le réacteur TORY-II, le concept Avro Z-59 au Royaume-Uni, des développements en URSS.

Un rendu moderne du concept de fusée Avro Z-59, pesant environ 20 tonnes.

Cependant, tous ces travaux ont été réalisés dans les années 60 sous forme de R&D plus ou moins approfondis (les États-Unis sont allés le plus loin, comme nous le verrons ci-dessous) et n'ont pas été poursuivis sous forme de modèles en service. Nous ne l’avons pas obtenu pour la même raison que de nombreux autres développements de l’Atom Age – avions, trains, missiles dotés de centrales nucléaires. Toutes ces options Véhicule Malgré certains avantages que confère la densité énergétique insensée du combustible nucléaire, ils présentent des inconvénients très sérieux - coût élevé, complexité de fonctionnement, exigences de protection constante et, enfin, des résultats de développement insatisfaisants, dont on sait généralement peu de choses (en publiant les résultats de R&D, il est plus rentable pour toutes les parties d'exposer les réalisations et de cacher les échecs).

En particulier, pour les missiles de croisière, il est beaucoup plus facile de créer un transporteur (sous-marin ou avion) ​​qui « entraînera » de nombreux lanceurs de missiles jusqu'au site de lancement que de s'amuser avec une petite flotte (et il est incroyablement difficile de développer une grande flotte ) de missiles de croisière lancés depuis son propre territoire. Universel, bon marché, produit de masse En fin de compte, le gagnant était un produit à faible volume, cher et aux avantages ambigus. Les missiles de croisière nucléaires n’ont pas dépassé le stade des essais au sol.

Cette impasse conceptuelle des années 60 de la République kirghize avec les centrales nucléaires, à mon avis, est toujours d'actualité, donc la principale question posée par celle présentée est "pourquoi ??". Mais ce qui le rend encore plus important, ce sont les problèmes qui surviennent lors du développement, des tests et de l’exploitation de telles armes, dont nous parlerons plus loin.

Alors, commençons par le réacteur. Les concepts SLAM et Z-59 étaient des fusées de trois mach volant à basse altitude, d'une taille et d'un poids impressionnants (plus de 20 tonnes après le largage des propulseurs de lancement). Le supersonique volant à basse altitude, terriblement coûteux, a permis d'utiliser au maximum la présence d'une source d'énergie pratiquement illimitée à bord. De plus, une caractéristique importante du moteur à réaction nucléaire est ; efficacité opérationnelle améliorée (cycle thermodynamique) à vitesse croissante, c'est-à-dire la même idée, mais à des vitesses de 1000 km/h, il aurait un moteur beaucoup plus lourd et plus gros. Enfin, 3M à une altitude de cent mètres en 1965 signifiait l'invulnérabilité à la défense aérienne. Il s'avère qu'auparavant, le concept de lanceurs de missiles dotés de centrales nucléaires était « lié » à cela. grande vitesse, où les avantages du concept étaient forts et où les concurrents avec les carburants à base d'hydrocarbures s'affaiblissaient, à mon avis, la fusée présentée est transsonique ou faiblement supersonique (si, bien sûr, vous croyez que c'est celle de la vidéo). Mais en même temps, la taille du réacteur a considérablement diminué par rapport à CONSERVATEUR-II de la fusée SLAM, où il se trouvait jusqu'à 2 mètres, y compris le réflecteur radial à neutrons en graphite

Le cœur du premier réacteur d'essai TORY-II-A en cours d'assemblage.

Est-il même possible d'installer un réacteur d'un diamètre de 0,4 à 0,6 mètre ?

Commençons par un réacteur fondamentalement minimal : un cochon Pu239. Bon exemple La mise en œuvre d'un tel concept est le réacteur spatial Kilopower, qui utilise cependant de l'U235. Le diamètre du cœur du réacteur n’est que de 11 centimètres ! Si nous passons au plutonium 239, la taille du noyau diminuera encore de 1,5 à 2 fois à partir de maintenant. taille minimale nous commencerons à nous diriger vers un véritable moteur à réaction nucléaire, en gardant à l’esprit les difficultés.

La toute première chose à ajouter à la taille du réacteur est la taille du réflecteur - en particulier, dans Kilopower, BeO triple la taille. Deuxièmement, nous ne pouvons pas utiliser de flans en U ou en Pu - ils brûleront simplement dans le flux d'air en une minute seulement. Il faut une coque, par exemple en incaloy, qui résiste à l'oxydation instantanée jusqu'à 1000 C, ou en d'autres alliages de nickel avec un éventuel revêtement céramique. L'introduction d'une grande quantité de matériau de coque dans le noyau augmente immédiatement la quantité requise combustible nucléaire - après tout, l'absorption « improductive » des neutrons dans le cœur a maintenant fortement augmenté !

Taille de l'ensemble du statoréacteur avec la centrale nucléaire TORY-II

De plus, moule en métal L'U ou le Pu ne conviennent plus - ces matériaux eux-mêmes ne sont pas réfractaires (le plutonium fond généralement à 634 C), et ils interagissent également avec le matériau des coques métalliques. Nous transférons du carburant à forme classique UO2 ou PuO2 - nous obtenons une autre dilution du matériau dans le noyau, cette fois avec de l'oxygène.

Enfin, rappelons le but du réacteur. Nous devons y pomper beaucoup d’air, auquel nous dégagerons de la chaleur. Environ 2/3 de l'espace sera occupé par des « tubes d'air ».

Finalement diamètre minimal Le noyau atteint 40 à 50 cm (pour l'uranium) et le diamètre du réacteur avec un réflecteur en béryllium de 10 centimètres peut atteindre 60 à 70 cm. Mes estimations instinctives « par analogie » sont confirmées par la conception d'un. moteur à réaction nucléaire ACARIEN , conçu pour les vols dans l'atmosphère de Jupiter. Ce projet entièrement en papier (par exemple, la température du cœur est supposée être de 3 000 K et les parois sont en béryllium, qui peut résister au maximum à 1 200 K) a un diamètre de cœur calculé à partir de la neutronique de 55,4 cm, malgré le fait que le refroidissement avec de l'hydrogène permet de réduire légèrement la taille des canaux à travers lesquels le liquide de refroidissement est pompé.

À mon avis, le nucléaire aéroporté moteur d'avion peut être poussé dans une fusée d'un diamètre d'environ un mètre, qui, cependant, n'est toujours pas radicalement plus grand que les 0,6-0,74 m indiqués, mais reste alarmant. D'une manière ou d'une autre, la centrale nucléaire aura une puissance de. ~ plusieurs mégawatts, alimentés par ~ 10 ^ 16 désintégrations par seconde. Cela signifie que le réacteur lui-même créera un champ de rayonnement de plusieurs dizaines de milliers de roentgens à la surface, et jusqu'à mille roentgens le long de la fusée entière. Même l’installation de plusieurs centaines de kg de protection sectorielle ne réduira pas ces niveaux de manière significative, car Les rayons neutrons et gamma seront réfléchis par l’air et « contourneront la protection ».

En quelques heures, un tel réacteur produira ~10^21-10^22 atomes de produits de fission c avec une activité de plusieurs (plusieurs dizaines) pétabecquerels, qui même après arrêt créera un fond de plusieurs milliers de roentgens à proximité du réacteur.

La conception de la fusée sera activée à environ 10 ^ 14 Bq, bien que les isotopes soient principalement des émetteurs bêta et ne soient dangereux que par les rayons X de bremsstrahlung. L'arrière-plan de la structure elle-même peut atteindre des dizaines de roentgens à une distance de 10 mètres du corps de la fusée.

Tout ce « plaisir » donne l’idée que le développement et les tests d’une telle fusée sont une tâche à la limite du possible. Il est nécessaire de créer tout un ensemble d'équipements de navigation et de contrôle résistants aux rayonnements, de tester le tout de manière assez complète (rayonnement, température, vibration - et tout cela à des fins statistiques). Les essais en vol avec un réacteur en état de marche peuvent à tout moment se transformer en un désastre radiologique avec un rejet de centaines de terrabecquerels à plusieurs pétabecquerels. Même sans situations catastrophiques, la dépressurisation des éléments combustibles individuels et la libération de radionucléides sont très probables.

Bien entendu, en Russie, il existe encore Site d'essai de Novozemelsky sur lesquels de tels tests peuvent être effectués, mais cela serait contraire à l'esprit de l'accord sur interdire les essais d'armes nucléaires dans trois environnements (l'interdiction a été introduite afin d'empêcher la pollution systématique de l'atmosphère et des océans par des radionucléides).

Enfin, je me demande qui, dans la Fédération de Russie, pourrait développer un tel réacteur. Traditionnellement, l'Institut Kurchatov était initialement impliqué dans les réacteurs à haute température ( conception générale et calculs), Obninsk IPPE (essais expérimentaux et carburant), Institut de recherche scientifique "Luch" à Podolsk (technologie des carburants et des matériaux). Plus tard, l'équipe NIKIET s'est impliquée dans la conception de telles machines (par exemple, les réacteurs IGR et IVG sont des prototypes du cœur du réacteur nucléaire moteur de fusée RD-0410).

NIKIET dispose aujourd'hui d'une équipe de concepteurs qui réalisent des travaux de conception de réacteurs ( RUGK refroidi au gaz haute température , réacteurs rapides MBIR, ), et IPPE et Luch continuent de s'engager respectivement dans des calculs et des technologies connexes. Institut Kourtchatov à dernières décennies s'est davantage tourné vers la théorie des réacteurs nucléaires.

Pour résumer, je voudrais dire que la création missile de croisière avec des moteurs à réaction avec des centrales nucléaires est une tâche généralement réalisable, mais en même temps extrêmement coûteuse et complexe, nécessitant une mobilisation importante de ressources humaines et financières, il me semble dans une plus grande mesure que tous les autres projets annoncés (Sarmat, Dagger , Statut -6", "Avant-garde"). Il est très étrange que cette mobilisation n’ait laissé la moindre trace. Et surtout, on ne sait absolument pas quels sont les avantages de l'obtention de tels types d'armes (par rapport aux transporteurs existants) et comment ils peuvent compenser les nombreux inconvénients - problèmes de radioprotection, coût élevé, incompatibilité avec les traités de réduction des armements stratégiques. .

P.S. Cependant, des « sources » commencent déjà à adoucir la situation : « Une source proche du complexe militaro-industriel a déclaré « Vedomosti ", Quoi radioprotection lors des essais de missiles a été fourni. L'installation nucléaire à bord était représentée par une maquette électrique, précise la source.