Valery Konstantinovich Larin, l'un des plus grands experts mondiaux de l'énergie du thorium, membre du conseil d'experts du magazine Rare Lands, docteur en sciences techniques, ex-PDG de plusieurs des plus grandes entreprises de Sredmash - sur le code de confiance, de nouvelles opportunités dans le développement de l'Arctique, sur l'évolution et le brillant avenir de l'énergie nucléaire, qui ne peut être imaginé sans l'utilisation d'un élément unique - le thorium. Qu'est-ce que le thorium? Quels sont ses avantages et ses inconvénients? Pourquoi le thorium est-il déjà choisi dans d'autres pays? derniers appels avant le grand salon, auquel nous ne serons peut-être pas invités si aujourd'hui nous manquons notre chance de créer la supertechnologie du thorium pour une nouvelle ère technologique.
Le thorium comme alternative à l'uranium
Le thorium est plusieurs fois plus abondant dans la croûte terrestre que l'uranium naturel. Le thorium et l'un des isotopes qu'il contient, l'uranium 232, peuvent être une source assez efficace d'énergie nucléaire au lieu du combustible largement utilisé basé sur le 235e isotope de l'uranium. L'énergie du thorium présente un certain nombre d'avantages colossaux. Lesquels? Premièrement, la sûreté: il n'y a pas d'excès de réactivité dans un réacteur utilisant le thorium comme batterie. C'est une garantie que des catastrophes aussi terribles que Three Mile Island en Amérique, comme Tchernobyl, comme Fokushima, ne se reproduiront jamais. Même l'académicien Lev Feoktistov a écrit que tout réacteur nucléaire fonctionnant dans la configuration et la technologie d'aujourd'hui a un excès d'activité fou. En fait, dans un réacteur, il y a plusieurs dizaines voire centaines de bombes,ce qui nous oblige à prendre des mesures de protection très sérieuses: pièges, conceptions spéciales, etc., ce qui, bien entendu, augmente considérablement les coûts de production et de maintenance. Le deuxième avantage de l'énergie au thorium est qu'il n'y a pas de problèmes d'élimination des déchets. Nous sommes obligés de recharger le combustible dans les réacteurs VVER actuels tous les un an et demi. Il s'agit de 66 tonnes de substance active, qui doivent être chargées une fois. De plus, le degré d'épuisement n'est pas si élevé, il y a beaucoup de gaspillage, ce qui se heurte à un certain nombre de difficultés. Je veux dire le stockage secondaire des éléments actifs, le plutonium est produit en grandes quantités. L'énergie du thorium n'a pas tout cela. Pourquoi? Le thorium a une demi-vie beaucoup plus longue - en pratique, dix ans ou plus. Cela garantit une utilisation plus efficace, moins de coûts de manutention,augmentation des ICUI et ainsi de suite. Oui, il faut admettre qu'en raison de la demi-vie différente du thorium, d'autres actinides, plus actifs, se forment, mais au stade actuel ce problème est tout à fait résoluble. Mais il y a aussi de gros avantages. D'accord, il y a une différence: un an et demi et dix ans?
Le principal minéral contenant du thorium est la monazite, qui contient des terres rares. Par conséquent, lorsque nous parlerons du thorium comme combustible pour l'énergie future, comme prochaine étape du développement de l'énergie nucléaire, nous nous concentrerons naturellement sur le traitement complexe des matières premières monazites et la séparation des terres rares - cela rend essentiellement l'utilisation du thorium commercialement plus économique et plus attractive. Il existe un potentiel très important pour le développement de l'énergie, de l'économie et de l'industrie minière. Le thorium en Russie se présente sous la forme de sables monazites. Cette technologie doit être développée, testée industriellement et, surtout, rentable. Tout peut être fait en laboratoire.
Le problème de la recherche de gisements de thorium est similaire à celui de la recherche de gisements de métaux des terres rares - sa capacité à se concentrer est faible et le thorium est très réticent à se rassembler dans des dépôts importants, étant un élément très dispersé de la croûte terrestre. Le thorium est présent en petites quantités dans le granit, le sol et le sol. Le thorium n'est généralement pas exploité séparément; il est récupéré en tant que sous-produit de l'extraction des terres rares ou de l'uranium. Dans de nombreux minéraux, dont la monazite, le thorium remplace facilement un atome d'une terre rare, ce qui explique l'affinité du thorium avec les terres rares.
Nous devons développer notre propre production
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À un moment donné, des rapports ont été écrits à Efim Pavlovich Slavsky et Igor Vasilyevich Kurchatov selon lesquels il était nécessaire de passer au cycle du thorium. Et l'ingénierie de l'énergie au thorium a été réalisée expérimentalement: des réacteurs fonctionnaient à Mayak et en Allemagne. Mais en même temps, il était nécessaire de développer une direction militaire liée à l'énergie, et, en conséquence, les travaux sur le plutonium, et le programme de thorium a été gelé. Par conséquent, la décision, qui a été prise par notre président, selon laquelle il est nécessaire de commencer à travailler dans ce sens, de renforcer et peut-être même d’accélérer, est tout à fait correcte et opportune. Aujourd'hui, personne ne nous donnera une seconde chance. La Chine, l'Inde et les pays scandinaves ont un programme très sérieux de thorium. Bientôt, tout le monde ira si loin que nous ne rattraperons personne. La Chine est allée si loin dans le développement de l'industrie des terres rares avec sa base de minerai,que nous n'effrayerons pas la Chine avec cela aujourd'hui. Nous avons pu rattraper la Chine et avons été obligés de tout faire pour que la Chine de notre part, au moins un pas, deux soit maintenue à l'arrière-plan dans l'ingénierie nucléaire, dans les technologies nucléaires. Mais, malheureusement, nous cédons ici aussi. La Chine a hâte d'entrer sur le marché avec ses réacteurs nucléaires, avec sa propre technologie. Et je peux assurer que, étant donné la position que nous avons maintenant, nous perdrons ce combat.
Ils proposent déjà des réacteurs de faible puissance et, malheureusement pour l'admettre, ils industrialiseront les réacteurs flottants plus vite que nous - nos camarades ministériels sont très intéressés par ces réacteurs, au lieu de développer leur propre production. Nous devons nous développer. Par exemple, les réacteurs à gaz, les réacteurs refroidis au gaz à haute température sont, en fait, une direction très prometteuse. Mais pour une raison quelconque, nous le faisons aussi très lentement, timidement, de manière inerte.
Malheureusement, tout au long des années 90, nous avons été dominés par l’idéologie selon laquelle il est plus facile et moins coûteux d’acheter des terres rares, par exemple en Chine, que de fabriquer notre propre produit.
Prévisions de la production mondiale d'énergie nucléaire utilisant différents types de réacteurs:
Combien coûte le nouveau carburant
Les producteurs sont des conservateurs. Et leur conservatisme est justifié. La philosophie de l'ouvrier de production est claire: j'ai une production qui fonctionne bien, je travaille, je suis responsable du plan, de la production, des gens qui travaillent. Toute innovation m'apporte des risques. Risques de quelque chose de nouveau, qui doit être testé, et en même temps, il y a toujours des dysfonctionnements, des chevauchements, etc. En ai-je besoin? Je préfère vivre en paix. Par conséquent, le conflit de tels intérêts: le développement, la promotion du nouveau et le point de vue d'un ouvrier de production conservateur, cela a toujours été, est et sera. Une autre chose est qu'il est nécessaire de le surmonter intelligemment.
Aujourd'hui, il existe des variétés de combustibles à l'uranium: nitrure, céramique, carburant avec ajout de terres rares. Un très grand nombre d'options. Et est-ce fait sans aucun coût, sans argent? Absolument pas. Pour obtenir un nouveau combustible à base de thorium, il est nécessaire de développer une technologie pour la fabrication de ces matériaux. Et avant de dire que l'énergie du thorium est beaucoup plus chère que l'uranium, nous devons faire une chose simple: une analyse économique comparative. Par exemple, si une masse fondue de fluorure de thorium est utilisée comme combustible pour un réacteur, il me semble qu'il n'est pas si coûteux d'obtenir des fluorures de thorium. Si nous recevons du carburant sous forme d'éléments sphériques - c'est la deuxième option, la céramique - la troisième option. De plus, on parle ici, tout d'abord, de matières premières, de monazite,et la question du prix sera déterminée en tenant compte de l'utilisation complexe. Autrement dit, l'extraction de toute la quantité de terres rares, d'uranium et de zirconium à partir de la monazite - tout cela réduira sérieusement le coût de production de carburant à base de thorium.
Conception du premier réacteur nucléaire au thorium au monde, développé au centre de recherche sur l'énergie nucléaire de Bhaba à Mumbai, en Inde, pour utiliser des piles à combustible au thorium pour la production d'électricité commerciale.
Un peu sur les réacteurs rapides. Peu importe par quelle technologie, sur quel réacteur, dans quelle version de conception utiliser des neutrons rapides, enflammer un matériau naturel - dans une quantité ou une autre, des déchets seront toujours générés. Et les déchets doivent être recyclés. Si nous parlons de la pureté de la méthodologie et des concepts, en tant que tels, il n'y a pas de cycle fermé et ne peut pas l'être. Mais dans l'option de l'énergie au thorium, il y aura moins de déchets actifs à recycler.
Je suis convaincu que dans tous les cas on va progressivement passer à l'énergie thorium, d'autant plus que les dernières recherches et calculs des physiciens de l'université polytechnique de Tomsk, calcul théorique du cœur, montrent qu'une transition évolutive vers l'énergie thorium est possible en relation avec les réacteurs à eau légère. Ce n'est pas immédiatement une révolution, mais un transfert progressif du cœur des réacteurs à eau légère existants avec un remplacement partiel du cœur de l'uranium combustible vers le thorium.
Centre de recherche sur l'énergie nucléaire de Bhaba (Inde)
Avant d'accrocher des timbres indiquant que c'est mauvais, et c'est bien, vous devez vous attaquer sérieusement à la vraie affaire. Disons que nous fabriquons quelques barres de combustible et que nous faisons tout fonctionner sur des bancs d'essai. Supprimez toutes les caractéristiques de physique nucléaire. Beaucoup de recherches doivent être faites, et à long terme. Et plus nous retardons, arguant que c'est difficile et difficile, plus nous serons en retard dans le développement. Vous devez tout faire à temps. À un moment donné, Sredmash était engagé dans ce domaine, recevait du thorium métallique dans nos entreprises et ces technologies étaient disponibles. Il faut remonter l'expérience ancienne, les anciens rapports, ils sont probablement tous conservés dans les archives, et les experts le trouveront. Compte tenu de ce qui a été fait et des nouvelles opportunités, il est nécessaire de continuer tout cela.
Quelques gisements de thorium en Russie:
- Tugan et Georgievskoe (région de Tomsk)
- Ordynskoe (région de Novossibirsk)
- Lovozerskoe et Khibinskoe (région de Mourmansk)
- Ulug-Tanzekskoe (République de Tyva)
- Kiyskoe (territoire de Krasnoïarsk)
- Tarskoe (région d'Omsk)
- Tomtorskoe (Yakoutie)
Thorium pour l'Arctique et au-delà
Il y a un besoin énorme de centrales électriques en série mobiles et stationnaires de très faible et faible puissance (de 1 à 20 MW), qui puissent être utilisées comme sources d'énergie et de chaleur dans le développement des territoires nordiques, le développement de nouveaux gisements là-bas, ainsi que pour fournir de l'électricité aux garnisons militaires éloignées. et de grandes bases navales dans les flottes du Nord et du Pacifique. Ces installations devraient avoir une durée de fonctionnement aussi longue que possible sans rechargement de combustible nucléaire, pendant leur fonctionnement ne devraient pas accumuler de plutonium, elles devraient être faciles à entretenir. Ils ne peuvent pas fonctionner dans le cycle uranium-plutonium, car le plutonium s'accumule lors de son utilisation. Dans ce cas, une alternative prometteuse à l'uranium est l'utilisation du thorium.
Le problème énergétique dans l'Arctique est le problème numéro un. Et cela doit être fait de manière absolument claire. À l'heure actuelle, à Zhodino, nos chers amis biélorusses ont fabriqué le plus grand BelAZ du monde, d'une capacité de charge de 450 tonnes. Pour que ce "BelAZ" fonctionne normalement, toutes ses essieux sont entraînés séparément, chaque roue a un moteur séparé. Mais pour obtenir de l'électricité, il y a deux énormes diesels qui entraînent des générateurs électriques, ils distribuent tout à ces moteurs électriques. Faisons un petit réacteur au thorium, et il n'est pas nécessaire de l'installer directement sur ce BelAZ. Vous pouvez faire différentes options. Par exemple, il serait très efficace d'utiliser des réacteurs au thorium de faible puissance pour produire de l'hydrogène. Et transférez tous les moteurs à l'hydrogène. À cet égard, nous obtenons théoriquement une image brillante,car en brûlant de l'hydrogène, nous obtenons de l'eau. Une énergie absolument "verte" dont tout le monde rêve. Ou nous fabriquerons des centrales nucléaires basées sur des réacteurs de faible puissance. Avec la poursuite du développement et de l'exploration de l'Arctique, les réacteurs locaux mobiles, les centrales de faible puissance donneront, à mon avis, un effet économique national fou. Juste fou. Ils doivent être exactement mobiles, locaux, mobiles. Et je pense qu'il n'est pas si difficile de fabriquer des réacteurs de faible puissance au thorium avec une période de surcharge de dix ans ou plus dans l'Arctique. Oui, il est possible de fabriquer des réacteurs de faible puissance en utilisant les technologies existantes: prenons les réacteurs que nous avons dans la marine, sur les sous-marins et les navires à propulsion nucléaire. Mettons-les. Commençons à exploiter. Tout cela peut être fait. Mais des difficultés de fonctionnement et de mise hors service,le chargement, le déchargement et l'enlèvement dans les conditions difficiles des latitudes nordiques compliqueront grandement l'utilisation de ce type d'installation.
Un autre bon exemple. Dans les immenses carrières de Yakut d'Alrosa, dans les subdivisions minières de Lebedinsky GOK, nous utilisons des véhicules lourds BelAZ ou Caterpillar pour l'extraction du minerai de fer, et il y a un gros problème d'aération des carrières des gaz d'échappement et après des explosions massives pour casser le minerai. Qu'est-ce qui est appliqué? Jusqu'aux moteurs d'hélicoptères d'aéronefs, mais ils fonctionnent également aux combustibles fossiles, au kérosène, etc., à leur tour, une pollution secondaire de la carrière se produit. Lors du passage à des véhicules équipés de réacteurs à base de thorium, il n'est pas nécessaire d'aérer les fosses à ciel ouvert, les installations de stockage de carburant et de lubrifiants ne sont pas nécessaires, etc.
C'est un choc pour moi lorsque la Russie, le successeur légal de l'Union soviétique, est incapable de fournir à son industrie nucléaire un composant naturel, l'uranium. Je ne comprends pas cela, mais j'ai grandi dans une ancienne école et je n'ai travaillé nulle part sauf Sredmash. Ce n'est pas une blague, il y a quelque temps, à en juger par les sources officielles de Rosatom, nous avons été obligés d'acheter des matières premières en Australie.
Les entreprises russes, disent-ils, ne sont pas rentables, mais dans ce cas, pourquoi des entreprises similaires en Ukraine, où les mines souterraines et la teneur en métal du minerai sont similaires aux nôtres, sont-elles rentables? Probablement, le besoin est venu, l'État a besoin de réserves d'État de matériaux stratégiques pour le développement de l'énergie nucléaire, ainsi que pour l'industrie en général. Compte tenu de ces trucs qui se produisent (sanctions, etc.), nous pouvons être mis dans une position très, très inconfortable et dépendante à tout moment.
Lorsqu'il s'agit de questions de principe, de sécurité de l'État, pas seulement du point de vue de la capacité de défense, la sécurité de l'État est un concept vaste et énorme, et ce n'est pas seulement une question d'armes. Cela comprend la nourriture et d'autres choses stratégiques.
Centrales nucléaires flottantes - l'un des projets les plus prometteurs pour le développement de l'Arctique - pourrait bien être équipé de réacteurs au thorium, petits et «à longue durée de vie».
Où se trouve le siège des analystes et des spécialistes?
Il me semble que dans tout ministère, il devrait y avoir une sorte de quartier général d'analystes, de conseillers, de cardinaux gris, si vous voulez, appelez-les comme vous voulez, qui devrait analyser une énorme quantité d'informations et séparer le bon grain de l'ivraie, déterminant la stratégie de développement. Malheureusement, surtout aujourd'hui, les décisions sont souvent prises sans analyse appropriée. Les dirigeants de l'industrie doivent être engagés dans l'analyse et la planification stratégique, comprendre clairement dans quelle direction l'industrie se développera davantage. Et cela devrait être basé sur les bonnes analyses.
La mauvaise nouvelle est que nous avons vraiment oublié le concept de "métaux critiques", ce qui est nécessaire pour le développement de l'industrie nucléaire, pour son fonctionnement ininterrompu. Dans ma compréhension, l'yttrium, le béryllium, le lithium sont absolument nécessaires, un groupe moyennement lourd est absolument nécessaire - ce sont le néodyme, le praséodyme, le dysprosium. Ces éléments sont vraiment nécessaires pour les 5-10-15 prochaines années. Oui, nous avons déterminé que nous avons besoin de ces éléments. Je poserai une question simple: messieurs patrons, messieurs technologues, nous avons reçu ces éléments. Qu'allons-nous en faire? Avons-nous une industrie secondaire prête à fabriquer des produits à partir de ces éléments? Qui fera si ces entreprises existent? Premièrement, ils peuvent nous dire que oui, nous avons fait des prototypes. La question est différente. Avez-vous fait quelque chose de compétitif? Ce produit est russe et ce sera un produit qui est meilleur dans ses caractéristiques que l'allemand,etc? C'est comme une télé. Pour vous, en tant que consommateur, nous mettrons un téléviseur russe et un téléviseur japonais. Je suis sûr que vous achèterez du japonais. Telle est la question - est-ce que l'industrie est prête à utiliser les terres rares correctement et dans la bonne direction. Sommes-nous prêts à en faire un produit compétitif ou avons-nous produit des terres rares pour les vendre sur le marché? La Chine avec nos terres rares ne nous laissera pas entrer sur le marché. Voici un ensemble de problèmes que nous devons résoudre de manière globale, mais nous ne faisons que déclarer.vendre sur le marché? La Chine avec nos terres rares ne nous laissera pas entrer sur le marché. Voici un ensemble de problèmes que nous devons résoudre de manière globale, mais nous ne faisons que déclarer.vendre sur le marché? La Chine avec nos terres rares ne nous laissera pas entrer sur le marché. Voici un ensemble de problèmes que nous devons résoudre de manière globale, mais nous ne faisons que déclarer.
Mais bien pire, c'est le vieillissement du personnel, le potentiel au sein du ministère, dans la société d'État. Et cela, malheureusement, est particulièrement évident dans la division des matières premières. Et la division des matières premières est l'épine dorsale. Si vous n'avez pas de matières premières, il n'y aura rien pour en faire quelque chose. Le fer peut être fabriqué, mais comment nourrir le fer? Nous ne disons pas en vain qu'il faut réfléchir et considérer la variété des sources de matières premières, dont le thorium. Parallèlement à cela, il ne faut pas oublier l'uranium, il ne faut pas oublier les réserves accumulées (composant naturel 238 sous diverses formes). Tout cela doit être utilisé dans un segment étroitement ciblé, compétent, normal et mis à la terre, dans différentes versions. Vous ne pouvez pas envoyer un diplômé de Harvard dans une mine, ou un avocat dans un atelier métallurgique. Ils n'iront pas là-bas. Qui forme ces spécialistes maintenant? Il y avait toute une industrie dans l'Oural,directement lié à Minsredmash, est le génie chimique. Les usines de génie chimique les plus puissantes de l'Oural.
C'est une chose paradoxale - aujourd'hui, aucune université en Russie ne forme des spécialistes en génie chimique. Et comment les appareils seront-ils conçus en général sans spécialistes? Les vieux partiront. Apportez un échantillon à VNIIHT maintenant, il n'y a personne pour le couper. Si je me trompe, écrivez que Valery Konstantinovich se trompe. Ce sera correct et correct. Ici, nous vous informons que telle ou telle université se prépare. Je serai seulement heureux de m'être trompé, sincèrement heureux. Je dis cela par expérience personnelle. J'étais récemment dans l'Oural et j'ai rencontré des gens qui travaillent dans cette industrie, ce sont leurs paroles. Ils m'ont dit: "Dans cinq ans, vous pouvez oublier qu'il y avait une industrie telle que le génie chimique en Russie." Ce sont des personnes qui ont de l'expérience dans la conception et la création d'appareils pour le génie chimique: sécheurs spéciaux, fours spéciaux, unités de décomposition,pour la décomposition chimique. Il s'agit d'une branche spéciale de la technologie qui consiste à travailler avec des acides, dans des conditions thermiques, sur des récipients sous pression.
Pourquoi avez-vous besoin d'un réalisateur?
J'étais le directeur général des trois plus grandes entreprises de Sredmash. J'en suis fier et je sais comment la relation s'est construite entre moi, en tant que directeur de l'entreprise, le chef du conseil central et le ministre. J'ai pris des décisions dans le cadre du financement et des compétences que j'avais. Et j'étais responsable de cela. Nous avons pris des décisions, nous avons fait des tests. Justifié? Oui. Mais nous l'avons fait. Ensuite, sur la base de tout cela, nous avons justifié et prouvé la nécessité de telles décisions. Il faut le faire, il faut le mettre en œuvre, c'est dans la logique du développement de l'industrie, c'est nécessaire, etc. Maintenant, tout le monde attend l'équipe de Moscou, que devons-nous faire?
Tout système de relations, tout système dans l'industrie, dans l'économie nationale et n'importe où - c'est un système de confiance. Si vous mettez le réalisateur, alors a) cela signifie que vous lui faites confiance, b) si vous lui faites confiance, vous lui donnez un certain cadre pour le free floating. Mais le directeur, le commandant, qui est responsable de la production, des personnes, de la sécurité, de la réalisation du plan, pour un million de toutes les fonctions, ne peut pas constamment appeler de Moscou et reculer: «ne faites pas ça, ne regardez pas ici, n'y allez pas». Si quelque chose se passe dans la production, le réalisateur sera responsable, pas celui qui le retire de Moscou. Maintenant, le directeur de l'entreprise, excusez-moi, ne peut pas acheter un pain de savon. Tout passe par Moscou, par appels d'offres. Mais si oui, pourquoi avez-vous besoin d'un réalisateur? Retirez-le et ordonnez de Moscou ce qui doit être fait.
L'Agence nationale indonésienne de l'énergie atomique (BATAN) envisage de construire un réacteur expérimental (RDE) pour les essais utilisant du combustible au thorium.
C'est une question de temps
Les scientifiques qui sont sérieusement préoccupés par les réacteurs rapides sont tout à fait clairs que le démarrage effectif est prévu pour 2030. Avant, personne ne planifie quoi que ce soit. Beaucoup de problèmes. Le plomb fondu est un liquide corrosif. Le flux de plomb dans les tubes de refroidissement est une question de questions: que se passe-t-il à l'interface, quelles sont les caractéristiques des couches limites, comment le transfert de masse et le transfert de chaleur évoluent, des questions, des questions, des questions. Le fait est que les couches limites ont des propriétés physico-chimiques complètement différentes, il existe des coefficients de transfert de masse, de transfert de chaleur complètement différents, etc. Le plomb doit être d'une certaine qualité, avec la teneur en oxygène requise. Il y a de nombreuses questions. Y a-t-il des réponses à ces questions? Je ne sais pas. Nous avons besoin de chiffres, de calculs.
Quant au thorium, tout dépend de la façon dont nous l'organisons, comment nous organisons tout cela de manière constructive, quel type de logistique et qui gérera le projet. Si nous sommes capables de le faire avec compétence, nous sélectionnerons des spécialistes passionnés par l'idée de l'énergie du thorium, nous allouerons des fonds, un réacteur de recherche spécial à ces seules fins, avec la production de combustible, je pense que nous atteindrons le résultat pratique dans un temps assez court, comme c'était le cas dans les années 40 et 50 … Les laboratoires ont déjà réalisé une partie importante des travaux sur la physique du cœur, sur le traitement de la monazite avec la libération sélective de thorium et la production de terres rares. Tout ce qui a été fait auparavant doit être accumulé, analysé et rassemblé dans le cadre du groupe de travail sur le développement de l'énergie du thorium. Et le travail.