Реактор, о котором идет речь, называется реактором на быстрых нейтронах. Ему, по-видимому, принадлежит будущее. Но только будущее. Сейчас реакторы ка быстрых нейтронах еще не могут успешно конкурировать с реакторами на медленных нейтронах. Применение последних имеет некоторые преимущества. Реактор на быстрых нейтронах обладает очень малыми размерами активной зоны, где происходит деление ядер и выделяется тепло. Отводить это тепло при малых размерах трудно и сложно. Реактор на медленных нейтронах лишен этого недостатка, и здесь отвод тепла легче, проще и соответственно дешевле. Но здесь уменьшается число нейтронов, вызывающих деление, уменьшается число новых нейтронов, и баланс их такой, что нельзя получить из урана-238 больше ядерного горючего, чем его израсходовано. Возможно, однако, и при использовании медленных нейтронов получить возрастание ядерного горючего. Уже давно было известно, что торий — элемент, чаще встречающийся в земной коре, чем уран, захватывая нейтроны, превращается в изотоп урана с ядром, состоящим из 233 частиц. Этот уран-233 является одной из составных частей природного урана, но его содержание еще во много раз меньше, чем содержание урана-235. Следующее обстоятельство сделало очень важным этот изотоп и возможность его получения из тория. Дело в том, что уран-233, подобно плутонию и урану-235, под влиянием нейтронов делится и представляет собой поэтому еще один вид ядерного горючего. Число нейтронов, образующихся при делении урана-233, сравнительно велико, и этих нейтронов хватит, чтобы вызвать возрастание запаса ядерного горючего даже при использовании медленных нейтронов. Можно окружить активную зону, где сгорает уран-235, торием. Нейтроны, попадающие в торий, вызовут образование урана-233.
Такая схема — использование вместо урана более распространенного тория и изготовление в реакторе большего количества ядерного топлива, чем потребляемое им количество, имеет первостепенное значение для проблемы энергетических ресурсов. Но, прежде чем коснуться этой темы, вернемся к уже сделанным в первой главе замечаниям о характере технического прогресса в атомном веке — об изменении не только конструкций и технологических схем, но и идеальных физических циклов, к максимальному воплощению которых стремится развивающаяся техника.
Именно такова эволюция реакторов. Наряду с чисто техническим прогрессом, т. е. все более полным техническим воплощением каждой физической схемы (выбор новой конструктивной формы реактора, нового замедлителя, нового теплоносителя), происходит смена самой идеальной физической схемы. Именно таков переход от реакторов, тратящих возобновляемое извне ядерное горючее, к реакторам-размножителям. Здесь используется новая физическая схема, технический прогресс становится научно-техническим прогрессом, он приносит не только технологическую информацию, но и информацию о закономерностях ядерных реакций, расширяет рамки техники, зависящие от физической схемы, состоит в приближении к идеальному циклу, который сам меняется, сам заменяется другим идеальным циклом.
Подобные изменения идеального цикла — канона, к которому стремится технический прогресс, происходили, как уже говорилось, и в классические времена. Но появление новых линий технического прогресса, связанных с новыми идеальными физическими схемами, было спорадическим. Физические схемы устанавливались на столетие, иногда больше, редко меньше. Это были схемы классической физики. Теперь, в атомном веке, на глазах одного поколения происходит моральное изнашивание не только конструкций, но и идеальных физических схем. Еще далеко не воплотилась в устойчивые формы схема освобождения атомной энергии за счет ядерного горючего, полученного путем разделения изотопов, как реакция захвата нейтронов и последовательного превращения ядер урана-238 стала практически применимой реакцией, затем на эту роль стала претендовать более сложная система реакций, приводящих к воспроизводству ядерного горючего, а в перспективе появилась термоядерная реакция как источник энергии. И каждое новое звено становится отправным пунктом если не экономических сдвигов, то экономических прогнозов, в планирующие учреждения приходят уже не только специалисты по прикладной физике, но и экспериментаторы и теоретики из областей чистой науки, и чем более «чистой», более общей является эта область, тем более коренные (хотя и более неопределенные) сдвиги она обещает.
Мы уже останавливались на этой иерархии все более общих научных концепций и связанных с ними все более радикальных и все менее определенных в настоящее время прогнозов. Реакторы-размножители занимают в этой иерархии среднее место. Мы можем оценить с большой достоверностью качественный эффект превращения этих реакторов в основную компоненту атомной энергетики. Что же касается количественных показателей такого превращения и его количественных результатов, то здесь приходится ограничиться лишь условными датами, указаниями на порядок цифр и очень далекими от достоверности вероятностями тех или иных масштабов[32].
Как уже было сказано, конец 60-х годов — это время, когда стоимость киловатт-часа на атомной станции приблизилась к стоимости киловатт-часа на классических тепловых станциях. Во второй половине 40-х годов раздавались голоса оптимистов, ждавших очень быстрого внедрения атомной энергии в энергетический баланс, и пессимистов, откладывающих такое внедрение на более позднее время; иногда при этом называли двадцатилетний срок. Такой прогноз оправдан действительной эволюцией, причем сейчас он весьма оптимистичен.
Приближение стоимости киловатт-часа на атомных станциях к его стоимости на классических станциях иллюстрируется, в частности, данными по США. Здесь имеются богатые и сравнительно доступные месторождения каменного угля, исчерпания угольных запасов в течение ближайших пятидесяти лет не предвидится, и даже переход к менее доступным, требующим больших затрат месторождениям вряд ли окажет существенное воздействие на стоимость угля до конца нашего столетия. Цены на топливо, по некоторым обоснованным прогнозам, должны стабилизироваться на уровне одного доллара за гигакалорию для угля, нефти и газа[33]. Что же касается атомной энергии, то для нее можно предвидеть существенное снижение как стоимости ядерного горючего, так и расходов на строительство станций и эксплуатационных расходов помимо ядерного горючего.
Во всем мире строительство более мощных атомных станций показало, что для них зависимость снижения стоимости киловатт-часа от укрупнения станций оказывается более резкой, чем для классических тепловых станций. Приведем данные о конкурентоспособности атомных электростанций США в зависимости от их мощности. Станция мощностью 190 Мвт может конкурировать с тепловыми электростанциями, если цена обычного топлива достигает 1,96 долл, за гигакалорию. Для станции в 300 Мвт эта цифра снижается до 1,64 долл. Атомная станция мощностью 800 Мвт будет успешно конкурировать с тепловой, если цена топлива на последней составит 0,8–0,96 долл, за гигакалорию, а станция в 1000 Мвт — при цене 0,52—0,8 долл[34]. Отсюда следует, что атомные станции мощностью 300–400 Мвт могут конкурировать с угольными станциями в районах со средней по стране ценой угля, а станции в 1000 Мвт смогут к 1985 г. конкурировать с угольными во всех районах, даже там, где цена на уголь ниже всего[35].
Эти расчеты, опубликованные в 1966 г., в общем подтвердились. Строительство и, отчасти, эксплуатация мощных станций в конце 60-х и в начале 70-х гг. показали, что с ростом масштабов стоимость установленного киловатта и стоимость киловатт-часа на атомных централях, действительно, снижается быстрее. Сейчас это уже не прогноз, а констатация, опирающаяся на опыт построенных станций.
Сопоставление удельных капитальных вложений, расходов на горючее и ремонтных расходов на атомных (введенных в 1970–1971 гг.) и классических станциях показывает, что все эти расходы на атомных станциях уменьшаются быстрее, чем на тепловых станциях.
