Jonas Grigas. Beldžiasi saugi energija

Autorius yra profesorius, fizinių mokslų habil.daktaras, tikrasis Lietuvos mokslų akademijos narys

Lietuvai labai trūksta elektros energijos, ji tapo pernelyg brangi. Atominę jėgainę pirma laiko uždarėme, kitos nepastatėme, elektros gamybos pajėgumų nekūrėme, iš baltarusių pigios elektros neperkame ir mokame už importuotą elektrą brangiau už kitus. Bet galėtume turėti pigią ir saugią elektrą. Kaip? Jei vietoj urano atominėje jėgainėje naudotume torį, galėtume labai sumažinti pavojingų radioaktyvių šalutinių produktų kiekį. Pasaulyje yra torio patenkinti visus energijos poreikius daugiau nei 1000 metų.

Atominiame reaktoriuje energija sukuriama skylant kai kuriems sunkesniems atomams į lengvesnius. Pavyzdžiui, jei greitas neutronas pataiko į urano izotopą uraną-235, jis suskyla į du lengvesnius atomus, tokius kaip baris-141 ir kriptonas-92 ir išskiria 3 neutronus. Šie 3 neutronai suskaldo kitus U-235 atomus, vėl išskirdami neutronus ir taip toliau, sukeldami grandininę reakciją ir išskirdami vis daugiau energijos.

Energija gaunama iš stipria branduoline jėga surišančios branduolio daleles energijos. Ryšio energija yra energija, reikalinga ryšiams tarp protonų ir neutronų nutraukti atomų branduolyje. Ji yra didelė. Kai suskyla branduolys, ši energija išsiskiria. Kiekvienas U-235 padalijimas išskiria 173 milijonus elektronvoltų energijos. Palyginimui, deginant popierių, kiekvienas anglies atomas išskiria 4 eV. Branduoliniame procese vienas atomas išskiria 40 milijonų kartų daugiau energijos nei deginant iškastinį kurą. 1 kilogramas U-235 prilygsta maždaug 2,7 milijono kilogramų anglies.

Kaip veikia atominės elektrinės? Atominio reaktoriaus viduje yra branduolinio kuro U-235, strypai. Kuro strypuose vyksta urano skilimas ir gaminama šilumos energija. Ji supantį vandenį verčia garu, kuris patenka į garo turbiną ir suka generatorių, gaminantį elektrą. Grandininė reakcija valdoma strypais, kurie reguliuoja šilumos gamybą ir neleidžia jiems suskaidyti perdaug atominio kuro.

Šiame procese anglies dvideginio neišskiriama. Tačiau atominis U-235 kuras paverčiamas radioaktyviomis kriptono ir bario izotopų atliekomis. Jos dėl radiacijos yra pavojingos žmonėms. Pusė šių atliekų suskyla per laiką – nuo kelių dienų iki 30 metų. Didžioji šių atliekų dalis per kelerius metus virsta stabiliais ir saugiais izotopais. Didesnė problema yra urano virtimas kitu elementu. Didžioji dalis urano kuro atominiame reaktoriuje yra neskylantis uranas-238, o ne U-235. U-238 sugeria neutronus, tačiau užuot skilęs, virsta plutoniu, kuris yra labai toksiškas. Užtat tinka atominėms bomboms gaminti.

Taigi, atominė jėgainė gamina ir plutonį! Bet toris yra kitoks. Jei urano kuras sudaro 95–97 proc. U-238, gaminančiu plutonį, toris sukuria tik saugesnius dalijimosi produktus, o ne plutonį. Be to, torio pasaulyje yra tris kartus daugiau nei urano.

Kokios yra torio panaudojimo problemos?

Branduolinė torio reakcija yra tokia: toris-232 sugeria neutroną ir virsta toriu-233. Jis suyra ir virsta uranu-233. Toris nėra skilus, bet U-233 yra. Skirtingai nei uranas U-238, kuris virsta pavojingu plutoniu, toris negali būti naudojamas branduoliniams ginklams gaminti. Priežastis, kodėl toris nenaudojamas atominėse jėgainėse, yra techninė ir politinė.

Torio atominė jėgainė yra brangesnė. Žmonės atominės energijos nemėgsta dėl Černobylio ir Fukušimos nelaimių. Kadangi toris netinka branduoliniams ginklams gaminti, vyriausybės nefinansavo torio jėgainių kūrimo. Tačiau branduolinių ginklų jau sukurta kelis kartus sunaikinti žmoniją ir vyriausybių vadovai gal greitai atsigręš į torį.

Gal ir Lietuvoje kada nors turėsime saugią ir pigią torio energiją, jei turėsime labiau savo žmonėmis besirūpinančius energetikos ministrus.