Nuklearni proboj u Indiji: prva kritičnost brzog “brider” reaktora otvara put ka torijumskom ciklusu

Indijski prototip brzog reaktora (PFBR) snage 500 megavata u Kalpakamu uspešno je postigao prvu kritičnost 6. aprila, čime je pokrenuta kontrolisana nuklearna fisija. Ovaj trenutak označava ulazak Indije u drugu fazu nacionalnog nuklearnog programa, čiji je krajnji cilj korišćenje ogromnih domaćih rezervi torijuma za postizanje potpuno zatvorenog gorivnog ciklusa

Događaj su pozdravili najviši državni zvaničnici, uključujući premijera Narendru Modija, koji je ovaj uspeh nazvao „odlučujućim korakom“ ka dugoročnoj energetskoj bezbednosti zemlje. Projektovan od strane Istraživačkog centra „Indira Gandi“ (IGCAR), reaktor je građen od 2004. godine, a kašnjenja u završetku bila su uzrokovana rešavanjem pionirskih tehnoloških izazova specifičnih za ovu vrstu postrojenja.

Kako radi oplodni reaktor („breeder“): reaktor koji stvara više goriva nego što troši

Za razliku od klasičnih reaktora, PFBR koristi mešano oksidno gorivo (MOX) od uranijuma i plutonijuma, okruženo „omotačem“ od “plodnog” uranijuma-238. Kroz apsorpciju neutrona, ovaj uranijum se pretvara u fisilni plutonijum-239 čime se dobija gorivo koje se dalje može koristiti. Time reaktor bukvalno „oplođuje“ (breeds) novo gorivo tokom rada, generišući više goriva nego što potroši. Genralni dizajn se smatra pripremom za korišćenje torijuma jer je za korišćenje torijuma neophodan brzi oplodni reaktor jer torijum sam po sebi nije fisilan, pa je neophodno transmutirati ga u fisilni uranijum 233.

Indijska strategija je jedinstvena u svetu i sastoji se od tri precizno definisane faze:

1. Prva faza: Korišćenje reaktora sa teškom i lakom vodom za proizvodnju struje i plutonijuma iz prirodnog uranijuma.
2. Druga faza (upravo započeta): Brzi breeder reaktori koji koriste taj plutonijum za sagorevanje i stvaranje novog goriva (uranijum-233) iz torijuma.
3. Treća faza: Napredni reaktori koji će koristiti torijum-plutonijumsko gorivo, čime se postiže zatvoren ciklus zasnovan na torijumu, kojeg Indija ima u izobilju.

Tehnološki suverenitet iznad svega

Indija veoma ozbiljno fokus stavlja na veliku nauku i zatvoren ciklus. Indija ima ograničene rezerve uranijuma (u stvari, praktično ih i nema), ali poseduje neke od najvećih zaliha torijuma na planeti. Ova tehnologija im omogućava da izvuku daleko više energije iz resursa nego što bi to mogli standardnim reaktorima. Činjenica da je izgradnja trajala preko 20 godina pokazuje koliko su brzi breeder reaktori inženjerski zahtevni. Međutim, Indija ne odustaje jer je cilj dostići 100 gigavata nuklearnog kapaciteta do 2047. Godine.

Ali moramo da dodamo da i pored hajpa oko torijumskog ciklusa, ostaju ozbiljni inžinjerski izazovi. Prvo – izgradnja torijumskog ciklusa će biti strahovito težak inžinjerski poduhvat. Sa druge, torijumski rektori imaju nužno lošiju neutronsku ekonomiju od uranijumskih jer si im, laički rečeno, do fisionog događaja potrebna dva neutrona (jedan za transmutaciju i jedan za fisiju), dok klasičnim je reaktorima potreban jedan – i nema tehnološkog metoda kojim se ova prepreka može zaobići. Ali, sa druge strane, torijuma u zemljinoj kori ima daleko više od uranijuma, pa se ova manja efikasnost donekle i potire. 

Ali svakako, ovaj uspeh Indije je podsetnik da nuklearna energija nije samo rešenje za dekarbonizaciju, već ključni alat za nacionalni suverenitet zemalja koje žele da se oslobode uvoza fosilnih goriva i uranijuma. 

Izvor: World Nuclear News 

S.A.