Ториевая ядерная программа

Ториевая ядерная программа — ядерная программа, использующая уран-233 в качестве материала изготовления ядерного оружия или топлива ядерных электростанций. Единственным способом получения урана-233 является топливный цикл с применением тория-232, откуда и происходит название программы. Ториевая ядерная программа не имела сколь-либо существенного исторического значения ни в одной из стран мира.

Уран-233 получают путём облучения нейтронами тория-232. Превращение происходит по следующей цепочке:

${\displaystyle \mathrm {^{1}_{0}n} +\mathrm {^{232}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{233}_{90}Th} {\xrightarrow[{22,3\ min}]{\beta ^{-}\ 1,243\ MeV}}\mathrm {^{233}_{91}Pa} {\xrightarrow[{26,967\ d}]{\beta ^{-}\ 0,5701\ MeV}}\mathrm {^{233}_{92}U} .}$

Уран-233, подобно урану-235, имеет относительно низкий темп спонтанного распада, что позволяет использовать уран-233 в боезарядах, реализованных по пушечной схеме.

В середине 1940-х годов рассматривались 3 основных варианта создания ядерного оружия, различающихся основным делящимся компонентом, соответственно возможны 3 различные ядерные программы:

• урановая (уран-235)
• плутониевая (плутоний-239)
• ториевая (уран-233)

В США реализовывались одновременно урановая и плутониевая программы, в СССР — только плутониевая. Оба этих варианта имели существенные технические сложности. Урановая программа требовала задействовать значительные промышленные мощности по обогащению урана. В свою очередь плутоний, имеющий высокий темп спонтанного распада, не позволяет создавать ядерное оружие по пушечной схеме, что требовало применения сложной и потенциально ненадёжной имплозивной схемы. Уран-233 лишён этих недостатков. Он, подобно плутонию, может нарабатываться в ядерных реакторах, но, подобно урану-235, имеет низкий темп спонтанного распада. Это позволяет использовать уран-233 в боезарядах, реализованных по пушечной схеме.

К середине 1960-х годов ситуация начала постепенно меняться. Было построено достаточно много заводов по обогащению урана, также было создано и отлажено достаточно много боезарядов, использующих плутоний. С производством урана-233 связан также нежелательный побочный продукт — уран-232, заметно осложняющий производство оружия^[1].

Позже были обнаружены богатые месторождения урана, и по совокупности факторов интерес к ториевым боезарядам начал постепенно угасать.

В 1960-х в США был построен ториевый реактор LFTR Molten-Salt Reactor Experiment^[англ.] (Ок-Риджская национальная лаборатория)^[2]

Также, если в годы создания первых ядерных реакторов уран считался редким элементом, то за прошедшие с тех пор десятилетия были обнаружены его обширные месторождения. В связи с этим, если использовать реакторы-размножители, то запасы урана для нужд энергетики можно считать практически неисчерпаемыми.

В то же время запасы тория в несколько раз больше запасов урана, и изучаются перспективные возможности по применению тория как в открытых, так и закрытых ядерных циклах^[3][4].

Широкому использованию тория в качестве ядерного сырья препятствует его большая, по сравнению с ураном, рассеянность — торий не образует богатых^{[уточнить]} месторождений, технология его извлечения из руд сложнее. Кроме того, наряду с ураном-233, образуется уран-232, который, распадаясь, даёт гамма-активные ядра изотопов висмут-212 и таллий-208, усложняющие производство ТВЭЛов^[3][4].

В XX веке возобладали урановые реакторы. В итоге небольшое количество экспериментальных ториевых реакторов были закрыты, так и дойдя до коммерческой эксплуатации. После этого многие годы не было построено ни одной станции подобного типа. И почти все последующие реакторы стали использовать в качестве топлива уран и воду вместо расплавленной соли и тория^[5].

В 2011 году в Китая запустили исследовательскую программу по жидкосолевым ториевым реакторам^[6]. В 2018 году начали строительство первого в стране исследовательского реактора на основе тория. В 2023 году реактор TMSR-LF1 был успешно введён в эксплуатацию^[7][8][5]. Позже в стране анонсировали начало строительства в 2025 году уже коммерческой АЭС на основе тория, что должно стать первой в мире подобно коммерческой АЭС^[9].

• Реактор на расплавах солей
• Ториевый топливный цикл

• Thorium fuel cycle — Potential benefits and challenges // IAEA, May 2005
• Role of Thorium to Supplement Fuel Cycles of Future Nuclear Energy Systems // IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-2.4, 2012, ISBN 978-92-0-125910-3
• Thorium fuel utilization: Options and trends // IAEA, 2002
• 4. УРАН-ТОРИЕВЫЙ ЯТЦ, Бекман.
• С. А. Субботин Ториевый цикл. Выбираем реактор, РНЦ КИ 2007

• Uranium Is So Last Century — Enter Thorium, the New Green Nuke Wired Magazine article, 2009
• Thorium Energy Alliance - advocacy and educational organisation dedicated to thorium energy
• International Thorium Energy Organisation
• Energy from Thorium - website about LFTR with a blog, ORNL molten salt reactor program reports, research papers repository and discussion forum