Valery Konstantinovich Larin, uno de los principales expertos mundiales en energía de torio, miembro del consejo de expertos de la revista Rare Lands, Doctor en Ciencias Técnicas, ex director ejecutivo de varias de las empresas más grandes de Sredmash: sobre el código de confianza, nuevas oportunidades en el desarrollo del Ártico, sobre la evolución. y el brillante futuro de la energía nuclear, que no se puede imaginar sin el uso de un elemento único: el torio. ¿Qué es el torio? ¿Cuáles son sus pros y sus contras? ¿Por qué el torio ya se elige en otros países? Convocatorias finales antes del gran espectáculo, al que puede que no recibamos invitación si hoy perdemos la oportunidad de crear supertecnología de torio para una nueva era tecnológica.
Torio como alternativa al uranio
El torio es varias veces más abundante en la corteza terrestre que el uranio natural. El torio y uno de los isótopos presentes en él, el uranio-232, pueden ser una fuente bastante eficaz en la energía nuclear en lugar del combustible ampliamente utilizado basado en el isótopo 235 del uranio. La energía del torio tiene una serie de ventajas colosales. ¿Cuáles? Primero, seguridad: no hay exceso de reactividad en un reactor que usa torio como batería. Esta es una garantía de que desastres tan terribles como Three Mile Island en Estados Unidos, como Chernobyl, como Fokushima, nunca se repetirán. Incluso el académico Lev Feoktistov escribió que cualquier reactor nuclear que funcione con la configuración y la tecnología actuales tiene un exceso de actividad loco. De hecho, en un reactor hay varias docenas o incluso cientos de bombas,lo que nos obliga a tomar medidas de protección muy serias: trampas, diseños especiales, etc., lo que, por supuesto, aumenta enormemente el costo de producción y mantenimiento. La segunda ventaja de la energía de torio es que no hay problemas con la eliminación de desechos. Nos vemos obligados a recargar el combustible en los reactores VVER actuales cada año y medio. Se trata de 66 toneladas de sustancia activa, que deben cargarse una vez. Además, el grado de desgaste no es tan alto, hay mucho desperdicio, lo que está asociado con una serie de dificultades. Me refiero a la eliminación secundaria de elementos activos, el plutonio se produce en grandes volúmenes. La energía del torio no tiene todo esto. ¿Por qué? El torio tiene una vida media mucho más larga; en la práctica, diez años o más. Esto asegura un uso más eficiente, menores costos de manipulación,aumento de ICUI y así sucesivamente. Sí, hay que admitir que debido a la diferente vida media del torio, se forman otros actínidos, más activos, pero en la etapa actual este problema tiene bastante solución. Pero también hay grandes ventajas. De acuerdo, hay una diferencia: ¿un año y medio y diez años?
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El principal mineral que contiene torio es la monacita, que contiene tierras raras. Por lo tanto, cuando hablamos del torio como combustible para la energía futura, como la siguiente etapa en el desarrollo de la energía nuclear, nos centraremos naturalmente en el procesamiento complejo de las materias primas de monacita y la separación de las tierras raras; esto esencialmente hace que el uso del torio sea comercialmente más económico y atractivo. Existe un potencial muy serio para el desarrollo de la energía, la economía y la industria minera. El torio en Rusia se encuentra en forma de arenas de monacita. Esta tecnología debe ser desarrollada, probada industrialmente y, lo que es más importante, rentable. Todo se puede hacer en el laboratorio.
El problema de buscar depósitos de torio es similar al problema de buscar depósitos de metales de tierras raras: su capacidad de concentración es débil y el torio es muy reacio a acumularse en depósitos importantes, ya que es un elemento muy disperso de la corteza terrestre. El torio está presente en pequeñas cantidades en granito, suelo y suelo. El torio generalmente no se extrae por separado; se recupera como subproducto en la extracción de elementos de tierras raras o uranio. En muchos minerales, incluida la monacita, el torio reemplaza fácilmente a un átomo de un elemento de tierras raras, lo que explica la afinidad del torio con las tierras raras.
Necesitamos desarrollar nuestra propia producción
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En un momento, se escribieron informes a Efim Pavlovich Slavsky e Igor Vasilyevich Kurchatov de que era necesario cambiar al ciclo del torio. Y la ingeniería de energía de torio se realizó de manera experimental: los reactores estaban funcionando en Mayak y en Alemania. Pero al mismo tiempo, era necesario desarrollar una dirección militar relacionada con la energía y, en consecuencia, el trabajo sobre el plutonio y el programa de torio se congeló. Por eso, la decisión, que tomó nuestro Presidente, de que es necesario comenzar a trabajar en esa dirección, fortalecer y, quizás, incluso acelerar, es muy correcta y oportuna. Hoy nadie nos dará una segunda oportunidad. China, India y los países escandinavos tienen un programa de torio muy serio. Pronto todos llegarán tan lejos que no alcanzaremos a nadie. China ha llegado tan lejos en el desarrollo de la industria de tierras raras con su base mineral,que hoy no asustaremos a China con esto. Pudimos ponernos al día con China y estábamos obligados a hacer todo lo posible para que China de nosotros, al menos un paso, dos se mantuvieran en segundo plano en ingeniería nuclear, en tecnologías nucleares. Pero, lamentablemente, también aquí estamos cediendo. China está ansiosa por ingresar al mercado con sus reactores nucleares, con tecnología propia. Y puedo asegurar que, dada la posición que tenemos ahora, perderemos esta pelea.
Ya están ofreciendo reactores de baja potencia y, lamentablemente para admitirlo, industrializarán las plantas de reactores flotantes más rápido que nosotros; nuestros compañeros ministeriales están muy interesados en estos reactores, en lugar de desarrollar su propia producción. Necesitamos desarrollarnos. Por ejemplo, los reactores de gas, los reactores refrigerados por gas de alta temperatura son, de hecho, una dirección muy prometedora. Pero por alguna razón también lo hacemos muy lenta, tímidamente, inerte.
Desafortunadamente, durante la década de 1990, nos dominó la ideología de que es más fácil y más barato comprar tierras raras, por ejemplo, en China, que fabricar nuestro propio producto.
Previsión de la producción mundial de energía nuclear utilizando diferentes tipos de reactores:
¿Cuánto cuesta el combustible nuevo?
Los productores son conservadores. Y su conservadurismo está justificado. La filosofía del trabajador de producción es clara: tengo una producción que funciona bien, trabajo, soy responsable del plan, de la producción, de las personas que trabajan. Cualquier innovación me trae riesgos. Riesgos de algo nuevo, que debe probarse, y al mismo tiempo, siempre es posible que haya algún mal funcionamiento, solapamientos, etc. Lo necesito? Prefiero vivir en paz. Por lo tanto, el conflicto de tales intereses: desarrollo, promoción de lo nuevo y el punto de vista de un trabajador productivo conservador, siempre ha sido, es y será. Otra cosa es que hay que superarlo de forma inteligente.
Hoy en día existen variedades de combustible de uranio: nitruro, cerámica, combustible con la adición de tierras raras. Un gran número de opciones. ¿Y esto se hace sin ningún costo, sin dinero? Absolutamente no. Para obtener un nuevo combustible a base de torio, es necesario desarrollar una tecnología para la fabricación de estos materiales. Y antes de decir que la energía del torio es mucho más cara que el uranio, necesitamos hacer algo simple: un análisis económico comparativo. Por ejemplo, si se usa una fusión de fluoruro de torio como combustible para un reactor, entonces me parece que no es tan caro obtener fluoruros de torio. Si recibimos combustible en forma de elementos esféricos, esta es la segunda opción, cerámica, la tercera opción. Además, estamos hablando aquí, en primer lugar, de materias primas, de monacita,y la cuestión del precio se determinará teniendo en cuenta el uso complejo. Es decir, la extracción de la cantidad total de tierras raras, uranio y circonio de la monacita, todo esto reducirá seriamente el costo de producción de combustible a base de torio.
Diseño del primer reactor nuclear de torio del mundo, desarrollado en el Centro de Investigación de Energía Nuclear de Bhaba en Mumbai, India, para utilizar celdas de combustible de torio para la generación de energía comercial.
Un poco sobre reactores rápidos. No importa con qué tecnología, en qué reactor, en qué versión de diseño usar neutrones rápidos, para encender material natural; en una u otra cantidad, aún se generarán desechos. Y los residuos deben reciclarse. Si hablamos de la pureza de la metodología y los conceptos, como tal, no hay ciclo cerrado y no puede serlo. Pero en la opción de la energía de torio habrá menos residuos activos que necesiten ser reciclados.
Estoy convencido de que, en cualquier caso, cambiaremos gradualmente a la energía de torio, especialmente porque los últimos estudios y cálculos de físicos de la Universidad Politécnica de Tomsk, cálculo teórico del núcleo, muestran que una transición evolutiva a la energía de torio es posible en relación con los reactores de agua ligera. Es decir, no una revolución inmediata, sino una transferencia gradual del núcleo de los reactores de agua ligera existentes con un reemplazo parcial del núcleo del combustible de uranio al torio.
Centro de Investigación de Energía Nuclear de Bhaba (India)
Antes de colgar sellos de que esto es malo y bueno, debe abordar seriamente el negocio real. Digamos que hacemos un par de barras de combustible y las ejecutamos en bancos de prueba. Elimina todas las características de la física nuclear. Es necesario realizar mucha investigación ya largo plazo. Y cuanto más nos demoremos, argumentando que es difícil y difícil, más nos rezagamos en el desarrollo. Tienes que hacer todo a tiempo. En un momento, Sredmash se dedicó a esto, recibió torio metálico en nuestras empresas y estas tecnologías estaban disponibles. Es necesario plantear la vieja experiencia, viejos informes, probablemente todos estén conservados en los archivos, y los expertos los encontrarán. Teniendo en cuenta lo que se ha hecho y las nuevas oportunidades, es necesario continuar con todo esto.
Algunos depósitos de torio en Rusia:
- Tugan y Georgievskoe (región de Tomsk)
- Ordynskoe (región de Novosibirsk)
- Lovozerskoe y Khibinskoe (región de Murmansk)
- Ulug-Tanzekskoe (República de Tyva)
- Kiyskoe (Territorio de Krasnoyarsk)
- Tarskoe (región de Omsk)
- Tomtorskoe (Yakutia)
Torio para el Ártico y más allá
Existe una gran necesidad de centrales eléctricas móviles y estacionarias en serie de potencia ultrabaja y baja (de 1 a 20 MW), que se puedan utilizar como fuentes de energía y calor en el desarrollo de los territorios del norte, el desarrollo de nuevos campos allí, así como para proporcionar electricidad a guarniciones militares remotas. y grandes bases navales en las flotas del Pacífico y del Norte. Estas instalaciones deben tener el mayor período de operación posible sin recargar combustible nuclear, durante su operación no deben acumular plutonio, deben ser fáciles de mantener. No pueden operar en el ciclo uranio-plutonio, porque el plutonio se acumula durante su uso. En este caso, una alternativa prometedora al uranio es el uso de torio.
El problema energético en el Ártico es el problema número uno. Y esto debe hacerse con absoluta claridad. En este momento, en Zhodino, nuestros queridos amigos bielorrusos han fabricado el BelAZ más grande del mundo, con una capacidad de carga de 450 toneladas. Para que este "BelAZ" funcione normalmente, todos sus juegos de ruedas se conducen por separado, cada rueda tiene un motor independiente. Pero para obtener electricidad, hay dos enormes motores diesel que accionan generadores eléctricos, distribuyen todo a estos motores eléctricos. Hagamos un pequeño reactor de torio y no es necesario instalarlo directamente en este BelAZ. Puedes hacer diferentes opciones. Por ejemplo, sería muy eficaz utilizar reactores de torio de baja potencia para producir hidrógeno. Y transfiera todos los motores al hidrógeno. En este sentido, teóricamente obtenemos una imagen brillante,porque quemando hidrógeno obtenemos agua. Energía absolutamente "verde" con la que todo el mundo sueña. O haremos plantas de energía nuclear basadas en reactores de baja potencia. Con el mayor desarrollo y exploración del Ártico, los reactores locales móviles, las plantas de reactores de baja potencia darán, en mi opinión, un efecto económico nacional loco. Simplemente loco. Deben ser exactamente móviles, locales, móviles. Y creo que no es tan difícil fabricar reactores de baja potencia en torio con un período de sobrecarga de diez años o más en el Ártico. Sí, es posible hacer reactores de baja potencia utilizando tecnologías existentes: tomemos los reactores que tenemos en la marina, en submarinos y barcos de propulsión nuclear. Pongámonos. Empecemos a explotar. Todo esto se puede hacer. Pero las dificultades en el funcionamiento y el desmantelamiento,La carga, descarga y remoción en las duras condiciones de las latitudes del norte complicará enormemente el uso de este tipo de instalación.
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Otro buen ejemplo. En las enormes canteras de Yakut de Alrosa, en las divisiones mineras de Lebedinsky GOK, utilizamos BelAZ u Orugas de alta resistencia en la extracción de mineral de hierro, y existe un gran problema de ventilar las canteras de las emisiones de escape y después de explosiones masivas para romper el mineral. ¿Qué se aplica? Hasta los motores de los helicópteros de los aviones, pero también funcionan con combustibles fósiles, queroseno, etc., a su vez, se produce una contaminación secundaria de la cantera. Al cambiar a vehículos con reactores a base de torio, no hay necesidad de ventilar los pozos abiertos, no se necesitan depósitos de combustible y lubricantes, etc.
Es un shock para mí cuando Rusia, el sucesor legal de la Unión Soviética, no puede proporcionar a su industria nuclear un componente natural, las materias primas de uranio. No entiendo esto, pero me crié en una vieja escuela y no trabajé en ningún lado excepto en Sredmash. No es broma, hace un tiempo, a juzgar por las fuentes oficiales de Rosatom, nos vimos obligados a comprar materias primas en Australia.
Las empresas rusas, dicen, no son rentables, pero en este caso, ¿por qué empresas similares en Ucrania, donde también la minería subterránea y el contenido de metal en el mineral similar al nuestro, son rentables? Probablemente, ha surgido la necesidad, el estado necesita tener reservas estatales de materiales estratégicos para el desarrollo de la energía nuclear, así como para la industria en general. Teniendo en cuenta los trucos que se están produciendo (sanciones, etc.), podemos ponernos en una posición muy, muy incómoda, de dependencia en cualquier momento.
Cuando se trata de cuestiones de principio, de la seguridad del Estado, no solo desde el punto de vista de la capacidad de defensa, la seguridad del Estado es un concepto amplio y amplio, y no se trata solo de armas. Esto incluye comida y otras cosas estratégicas.
Plantas de energía nuclear flotantes y mdash; uno de los proyectos más prometedores para el desarrollo del Ártico - Bien podría equiparse con reactores de torio, pequeños y de "larga duración".
¿Dónde está la sede de analistas y especialistas?
Me parece que bajo cualquier ministerio debería haber una especie de sedes de analistas, asesores, cardenales grises, si quieres, llámalos como quieras, que deben analizar una enorme cantidad de información y separar el trigo de la paja, determinando la estrategia de desarrollo. Desafortunadamente, especialmente hoy, las decisiones a menudo se toman sin un análisis adecuado. El liderazgo de la industria debe participar en la analítica y la planificación estratégica, y comprender claramente en qué dirección se desarrollará aún más la industria. Y esto debería basarse en los análisis adecuados.
La mala noticia es que realmente nos hemos olvidado del concepto de "metales críticos", de lo que se necesita para el desarrollo de la industria nuclear, para su funcionamiento ininterrumpido. Según tengo entendido, el itrio, el berilio, el litio son muy necesarios, un grupo medio pesado es muy necesario: estos son neodimio, praseodimio, disprosio. Estos elementos son realmente necesarios para los próximos 5-10-15 años. Sí, hemos determinado que necesitamos estos elementos. Les haré una pregunta sencilla: señores jefes, señores tecnólogos, recibimos estos elementos. ¿Qué vamos a hacer con ellos? ¿Tenemos una industria secundaria lista para fabricar productos a partir de estos elementos? ¿Quién hará si existen estos negocios? Primero, pueden decirnos que sí, hicimos prototipos. La pregunta es diferente. ¿Has hecho algo que sea competitivo? Este producto es ruso y será un producto mejor en sus características que el alemán,etc? Es como un televisor. Para usted, como consumidor, le proporcionaremos un televisor ruso y uno japonés. Estoy seguro de que comprará japonés. Esa es la pregunta: ¿está la industria preparada para utilizar las tierras raras correctamente y en la dirección correcta? ¿Estamos listos para hacer un producto competitivo con ellos o hemos producido tierras raras para vender en el mercado? China con nuestras tierras raras no nos dejará entrar en el mercado. Aquí hay un conjunto de problemas que debemos resolver de manera integral, pero que solo estamos declarando.vender en el mercado? China con nuestras tierras raras no nos dejará entrar en el mercado. Aquí hay un conjunto de problemas que debemos resolver de manera integral, pero que solo estamos declarando.vender en el mercado? China con nuestras tierras raras no nos dejará entrar en el mercado. Aquí hay un conjunto de problemas que debemos resolver de manera integral, pero que solo estamos declarando.
Pero mucho peor es el envejecimiento del personal, potencial en el ministerio, en la corporación estatal. Y esto, lamentablemente, es especialmente evidente en la división de materias primas. Y la división de materias primas es la columna vertebral. Si no tiene materias primas, entonces no habrá nada con qué hacer algo. Se puede construir hierro, pero ¿cómo se alimenta el hierro? No estamos diciendo en vano que debemos pensar y considerar la variedad de fuentes de materias primas, incluido el torio. Junto con esto, uno no debe olvidarse del uranio, no debe olvidarse de las reservas acumuladas (componente natural 238 en varias formas). Todo esto debe ser utilizado en un segmento de puesta a tierra, normal, competente y con un enfoque limitado, en diferentes versiones. No se puede enviar a un graduado de Harvard a una mina ni a un abogado a un taller metalúrgico. No irán allí. ¿Quién forma a estos especialistas ahora? Había toda una industria en los Urales,directamente relacionado con Minsredmash, es la ingeniería química. Las plantas de ingeniería química más poderosas de los Urales.
Es algo paradójico: en la actualidad, ninguna universidad de Rusia forma especialistas en ingeniería química. ¿Y cómo se diseñarán los dispositivos en general sin especialistas? Los viejos se irán. Traiga una muestra a VNIIHT ahora, no hay nadie para cortarla. Si me equivoco, escribe que Valery Konstantinovich está equivocado. Esto será correcto y correcto. Aquí te informamos que tal y cual universidad se prepara. Solo me alegraré de haberme equivocado, sinceramente contento. Digo esto por experiencia personal. Hace poco estuve en los Urales y me reuní con personas que trabajan en esta industria, estas son sus palabras. Me dijeron: "En cinco años, puedes olvidar que había una industria como la ingeniería química en Rusia". Se trata de personas que tienen experiencia en el diseño y creación de dispositivos para ingeniería química: secadores especiales, hornos especiales, unidades de descomposición,para la descomposición química. Se trata de una rama especial de la tecnología que implica trabajar con ácidos, en condiciones térmicas, en recipientes a presión.
¿Por qué necesitas un director?
Yo era el director general de las tres empresas más grandes de Sredmash. Estoy orgulloso de esto y sé cómo se construyó la relación entre mí, como director de la empresa, el jefe de la junta central y el ministro. Tomé decisiones en el marco de financiación y competencia que tenía. Y yo fui responsable de esto. Tomamos decisiones, realizamos pruebas. ¿Justificado? Si. Pero lo logramos. Luego, sobre la base de todo esto, justificamos y demostramos la necesidad de tales decisiones. Necesitamos hacer esto, tenemos que implementarlo, está en la lógica del desarrollo de la industria, es necesario, etc. Ahora todo el mundo está esperando al equipo de Moscú, ¿qué debemos hacer?
Cualquier sistema de relaciones, cualquier sistema en la industria, en la economía nacional y en cualquier lugar, este es un sistema de confianza. Si pones un director, entonces a) significa que confías en él, b) si confías en él, le das un cierto marco para que flote libremente. Pero el director, el comandante, que es responsable de la producción, de las personas, de la seguridad, del cumplimiento del plan, de un millón de todas las funciones, no puede llamar constantemente desde Moscú y retirarse: “no hagas eso, no mires aquí, no vayas allá”. Si pasa algo en la producción, el responsable será el director, no el que lo saque de Moscú. Ahora el director de la empresa, perdón, no puede comprar una pastilla de jabón. Todo pasa por Moscú, a través de licitaciones. Pero si es así, ¿por qué necesita un director? Sáquenlo y ordenen desde Moscú lo que hay que hacer.
La Agencia Nacional de Energía Atómica de Indonesia (BATAN) tiene previsto construir un reactor experimental (RDE) para realizar pruebas con combustible de torio.
Es cuestión de tiempo
Los científicos que están seriamente preocupados por los reactores rápidos tienen bastante claro que la puesta en marcha real está prevista para 2030. Antes, nadie planea nada. Muchos problemas. El plomo fundido es un líquido corrosivo. El flujo de plomo en los tubos de enfriamiento es una cuestión de preguntas: qué sucede en la interfaz, cuáles son las características de las capas límite, cómo cambian la transferencia de masa y la transferencia de calor, preguntas, preguntas, preguntas. El hecho es que las capas limítrofes tienen propiedades fisicoquímicas completamente diferentes, existen coeficientes de transferencia de masa, transferencia de calor, etc. completamente diferentes. El plomo debe ser de cierta calidad, con el contenido de oxígeno requerido. Hay muchas preguntas. ¿Hay respuestas a estas preguntas? Yo no sé. Necesitamos números, cálculos.
En cuanto al torio, todo depende de cómo lo organicemos, cómo organicemos todo esto de forma constructiva, qué tipo de logística y quién gestionará el proyecto. Si somos capaces de hacer esto de manera competente, seleccionaremos especialistas que estén interesados en la idea de la energía del torio, asignaremos fondos, un reactor de investigación especial solo para estos fines, con producción de combustible, creo que alcanzaremos el resultado práctico en un tiempo bastante corto, como fue en los años cuarenta y cincuenta. … Los laboratorios ya han realizado una parte importante del trabajo sobre la física del núcleo, sobre el procesamiento de la monacita con la liberación selectiva de torio y la producción de tierras raras. Todo lo que se ha hecho antes debe ser acumulado, analizado y reunido en el marco del grupo de trabajo sobre el desarrollo de la energía del torio. Y trabajo.
