Наследие Хиросимы - Эдвард Теллер
Реакторное топливо — уран-235 — довольно дёшево. Отделение урана-235 от обычного урана-238 методом диффузии обходится на удивление недорого. Да и самого топлива сейчас не не хватает. Политика Комиссии по атомной энергии закупать уран побудила американцев искать это сырьё. В современной «золотой лихорадке» выяснилось, что уран — даже в богатых рудах — не такая уж редкость.
Стоимость топлива для электростанций — ядерных и обычных — примерно одинакова. Большая разница в расходах связана с капитальными затратами и эксплуатацией: атомные электростанции новы, а требования к их безопасности исключительно высоки. Эти высокие капитальные и эксплуатационные затраты делают выработку электроэнергии на атомных станциях значительно дороже, чем на обычных.
В ближайшие годы нынешняя высокая стоимость ядерной электроэнергии почти наверняка снизится. Опыт в этой новой области сократит расходы, но до его накопления ядерное электричество, вероятно, будет выгодно лишь там, где обычное топливо дорого. Уже сегодня в некоторых отдалённых районах оно стоит столько же или дешевле, чем электроэнергия от обычных источников: ядерное топливо гораздо компактнее обычного и потому дешевле в перевозке. У атомных электростанций есть ещё одно важное преимущество: они не загрязняют атмосферу дымом и летучей золой.
В долгосрочной перспективе нас ждёт серьёзная проблема — доступность топлива. Если мы продолжим использовать нынешние конструкции реакторов и добывать только богатые руды, запасы энергии в ядерном топливе окажутся значительно меньше, чем запасы энергии в обычном топливе. Некоторые учёные предсказывают, что в течение следующего столетия мы исчерпаем все доступные обычные виды топлива. Однако это не означает, что будущее будет мрачным и лишённым топлива. Не означает это и того, что ядерные реакторы останутся уделом отдельных специальных задач и никогда не станут широко использоваться для производства энергии. Постепенно и планомерно мы всё лучше учимся экономично извлекать необходимый уран из бедных руд низкого качества, которых в действительности очень много.
Лучшим решением проблемы доступности топлива, по-видимому, станет разработка нового типа ядерного реактора. Его сложнее построить, но он обещает радикально помочь: это реактор-размножитель.
Большинство современных реакторов — это реакторы-сжигатели, работающие на уране-235. В природном уране лишь один атом из 140 — делящийся уран-235; даже эту часть всей энергии урана современные реакторы-сжигатели используют не полностью. Реакторы-размножители, напротив, могли бы превращать почти весь природный уран в легко делящийся плутоний. Теоретически этот процесс, называемый размножением топлива, позволил бы получать из заданного количества обычного урана примерно в 140 раз больше энергии, чем сегодня дают реакторы-сжигатели. На практике при работе реакторов-размножителей терялась бы часть энергии, но всё равно они производили бы из того же количества урана как минимум в двадцать раз больше энергии, чем нынешние реакторы-сжигатели.
Можно использовать и элемент, которого немного больше, чем урана. Это торий. В процессе размножения торий можно превратить в активную разновидность урана, энергию которой затем можно использовать в реакторах.
Во многих обычных породах содержится несколько частей на миллион обычного урана или тория. Это небольшая доля, но если реакторы-размножители смогут превращать природный уран и торий в пригодное ядерное топливо, обычные горные породы будут давать больше энергии на единицу веса, чем уголь, — и у мира появится практически неисчерпаемый источник энергии: мы сможем сжигать камни.
Я полагаю, что некоторые досадные проблемы, мешавшие развитию реакторов, исчезнут. Всё труднее становится решать вопрос утилизации радиоактивных отходов. Эти отходы могут превратиться в полезные побочные продукты реакторной программы. Вместо того чтобы закапывать их, радиоактивные отходы можно перерабатывать и использовать как радиоизотопы. Мы можем превратить радиоактивные обременения в активы.
Многие радиоизотопы образуются непосредственно при делении ядер. Другие получают, облучая элемент нейтронами в ядерном реакторе. Элемент поглощает нейтрон и становится радиоактивным. Атомы активированного элемента называют радиоизотопами; каждый из них выглядит и ведёт себя как любой другой атом этого элемента — за исключением того, что он радиоактивен и сам испускает атомные частицы или волны излучения. Он посылает сигналы: «Вот я». Эти сигналы можно обнаружить и отслеживать специальными приборами.
Радиоизотопы применяются сотнями способов в больницах, на заводах и фермах. Они уже стали основой крупной и растущей отрасли, годовой объём которой превышает сто миллионов долларов.
По всей территории Соединённых Штатов производители используют радиоизотопы, чтобы товары работали лучше или служили дольше. Радиоизотопы помогают и стандартизировать, и улучшать продукцию. Например, качество мыла повышали, стирая им одежду, испачканную грязью с радиоизотопами, а затем проверяя одежду и воду для стирки, чтобы определить, сколько радиоактивной грязи мыло удалило. Радиоизотопные метки похожим образом применяют при изучении износа шин, поршней, шестерён, режущих инструментов, воска для полов, красок, мебельных покрытий, пластиковых столешниц и сотен других изделий.
Простое свойство излучения используют для измерения толщины и плотности. Это помогает стандартизировать производство самых разных товаров: корда автомобильных шин, сигарет, листов бумаги, стекла и металла.
Ежедневно применяемые во многих больницах радиоизотопы приобрели огромное значение для медицинских исследований, диагностики и лечения. Радиоактивные метки точно показывают врачам, как, когда и где организм усваивает различные минералы, соли и другие вещества. Например, нарушения работы щитовидной железы часто диагностируют, давая пациенту выпить слабый раствор радиоактивного йода. Измеряя накопление радиоизотопов, поступивших вместе с йодом в щитовидную железу, врачи определяют, насколько быстро он усваивается, и выясняют, нормально ли работает железа. Как и знакомый медицине радий, который используют уже много лет, радиоизотопы сегодня служат источником излучения для уничтожения вредных разрастаний тканей.
Наблюдая за перемещением радиоизотопов в растениях, специалисты сельского хозяйства выяснили, что питательные вещества поглощаются не только корнями, но и листьями. Раньше считали, что растения усваивают минералы только через корни. Теперь эти минералы можно распылять с самолётов над обширными полями. Радиоизотопы также применяют при изучении питания животных. Добавляя радиоизотопные метки в различные кормовые добавки, которыми питают сельскохозяйственных животных, учёные отслеживают их прохождение через пищеварительную систему и точно определяют ценность каждой добавки.
Прежде чем радиоизотопы хотя бы приблизятся к своему потенциальному значению для сельского хозяйства, нужны дополнительные исследования. Они жизненно необходимы. Взрывной рост населения мира требует получать максимум продовольствия с каждого акра земли, от каждого растения и животного. Радиоизотопные метки могут подсказать, как добиться наибольшего производства пищи.
Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и стерилизации пищевых продуктов можно было бы применять больше радиоактивных изотопов. Ограниченной дозой радиации можно уничтожать грызунов