Самый загадочный ядерный реактор. И при чём здесь «Буревестник» и «Посейдон»

И, как оказалось, если внимательно проанализировать имеющиеся сведения и официальные заявления, то можно сделать очень интересные и, на мой взгляд, достаточно убедительные выводы.

Генерал Вашингтон Плэтт, аналитик, автор книги «Стратегическая разведка»: каждый отдельный факт содержит в себе удивительно мало смысла, и только в совокупности с другими фактами он приобретает какое-то осмысленное значение или действительную ценность.

Для тех, кто беспокоится о секретности, сразу заявляю, что в этой статье будет только анализ информации из открытых источников и я профессионально не имею никакого отношения к ядерным технологиям.

Но мне, как человеку, в дипломе которого так и написано — «Физика», а сама дипломная работа была в прежние времена написана мной в Лаборатории теоретической физики ОИЯИ в г. Дубна на тему взаимодействия нейтрино, эта тема просто очень интересна.

• Начнём с официальных заявлений

А в них содержится явный намёк на то, в каком направлении нужно рассуждать.

Президент Владимир Путин особо подчеркнул, что ещё на стадии обсуждения проекта сверхкомпактного ядерного двигателя для «Буревестника» и «Посейдона» у некоторых специалистов очень высокого уровня были сомнения и неуверенность в самой возможности реализации идеи такого двигателя на современном этапе.

Он также сказал, что двигатель способен запускаться в течение «минут и секунд».

О беспрецедентной сложности проекта говорит и то, что впервые анонс нового оружия был сделан нашим президентом в 2018 году, когда экспериментальный образец реактора был, видимо, уже создан и все принципиальные проблемы решены. И вот в 2025 году, спустя 7 лет доведения до рабочего образца увенчались полным успехом.

Поэтому можно предположить, что речь идёт о принципиально иной, инновационной конструкции реактора, а не о дальнейшем усовершенствовании одной из хорошо изученных конструкций, например для АПЛ. Это первое.

Принципиально важным фактором является не только сверхкомпактный формат установки, но и специфическая геометрия длинного и очень узкого объёма. Видимо, ни одна имеющаяся конструкция не укладывалась в такие жёсткие требования, и тогда была предложена следующая, очень смелая и рискованная конструкция, которая как нельзя лучше подходит для крылатой ракеты и подводного ударного аппарата. Это второе.

• Что же это за конструкция?

Жидкосолевой реактор (ЖСР), или реактор на расплавах солей, — это установка, в которой активную зону формирует гомогенная расплавленная смесь из фторидов солей и фторида делящегося материала (урана, плутония или тория). Топливная композиция одновременно служит теплоносителем первого контура.
Расплав течёт по трубе, свивающейся спиралью в активной зоне.

💠 Основные свойства реактора.

Он обладает свойством «естественной безопасности»: температурный и пустотный коэффициенты в нем отрицательны, что исключает тяжелые аварии типа чернобыльской или фукусимской.

Температура в активной зоне очень высокая — порядка 700 °C, но давление в контуре отсутствует, что повышает безопасность реактора. При такой высокой температуре нет риска расплавления активной зоны реактора, как у обычных реакторов, так как она изначально уже расплавлена.

Для реактора на расплаве солей не надо изготавливать тепловыделяющие элементы и топливные сборки, а также и перерабатывать их в будущем, естественно, тоже не придется.

В ЖСР отлично «сгорает» одна из главных проблем атомной энергетики — минорные актиниды. Это долгоживущие радиоактивные вещества, возникающие при облучении ядерного топлива. Глубина выгорания топлива выше.

ЖСР имеют пассивные средства обеспечения безопасности, то есть элементы конструкции, которые повышают ядерную безопасность за счет естественных физических принципов без необходимости вмешательства человека. Например, если ЖСР перегревается, жидкие соли расширяются и естественным образом увеличивают утечку нейтронов из активной зоны реактора, а значит, эти нейтроны больше не могут вызывать реакцию деления. Это снижает скорость деления ядер и температуру.

ЖСР будет иметь значительно больший КПД, чем обычный водо-водяной.

Реактор может быть очень маленьким и иметь в принципе любую форму, например, длинную и очень узкую.

Реактор имеет очень простую конструкцию, что значительно повышает надёжность.

Реактор лёгкий, так как давление в нём атмосферное и поэтому стенки тонкие.

Изменение мощности в широком диапазоне методом изменения самого потока циркулирующего топлива возможно регулировать за минуты и даже за секунды.

• Почему же тогда их не используют?

Есть исторически сложившиеся причины, связанные с гонкой вооружений в ядерной сфере, и есть технологические причины.

Ещё в 1960-х годах в Окриджской национальной лаборатории в США проводили эксперименты с ЖСР.

Во второй половине 1970-х годов в Советском Союзе исследования в области ЖСР начал проводить Курчатовский институт.
НИКИЭТ Доллежаля тоже занимался разработкой быстрого жидкосолевого реактора.
В 2024 году «Росатом» завершил работу над эскизным проектом нового исследовательского жидкосолевого реактора и получил лицензию на его строительство в 2027 году на площадке ГХК, а ввод в эксплуатацию — в 2031 году.

Шанхайский институт прикладной физики в Китае получил первую в стране лицензию на эксплуатацию жидкосолевого ториевого реактора, который был построен в еще в 2021 году в городе Увэй, а к 2030 году на северо-западе Китая будет построено 8 коммерческих реакторов мощностью 100 МВт каждый.

Американская компания Natura Resources планирует к 2026 году развернуть первый реактор четвертого поколения на расплаве солей.

Французская компания «Naarea» работает над созданием XAMR – быстрого микрореактора на расплавах солей.

Концептуальная модель космического микрореактора мощностью до 10 мегаватт для поддержания будущей базы астронавтов на Луне была представлена на Британской космической конференции в Белфасте компанией Rolls-Royce.

Как видно, данный форм-фактор отлично вписывается в габариты, например, «Посейдона», а мощности вполне достаточно.

💠 У ЖСР есть существенные недостатки по сравнению с традиционными реакторами.

В процессе работы из расплава выделяются газы и твердый осадок, с которыми надо что-то делать, а также появляются жидкие отходы, мешающие работе реактора.

Соль с ядерным топливом имеет высокую коррозионную активность, а значит нужны новые материалы с высокими требованиями к устойчивости.

Наведенная радиоактивность в трубопроводах и теплообменниках.

Топливно-солевой расплав имеет сложный состав и плохо изучен.
Например, американская компания «Kairos Power» начала строительство демонстрационного реактора малой мощности «Гермес», в котором ядерное топливо будет не растворено в соли, а упаковано в TRISO — шарики, в которых топливо (оксид урана) заключено в оболочку из пиролитического графита, покрытого карбидом кремния, поверх которого наносят еще один слой пиролитического графита.

Не решены многие вопросы безопасности для стандартов атомной энергетики.

• При военном использовании недостатками можно пренебречь

Действительно, если речь идёт об оружии возмездия в ядерном конфликте, то вопросы безопасности и радиоактивности отпадают сами собой.

А вот на передний план выходят компактность, надёжность, лёгкость и стабильность работы на протяжении нескольких суток, пока летит «Буревестник» или плывёт «Посейдон», а не лет, как в АПЛ.

Если у нас в России сумели преодолеть все эти сложности и создать такой ЖСР, то это поистине величайший прорыв не только в ядерных технологиях, но и в материалах, химии, инженерных решениях и многих других научных направлениях.

Президент Путин на церемонии награждения создателей комплексов «Буревестник» и «Посейдон»:

• Только предположение и логика

Да, это гипотеза, и, возможно, она совершенно неверна. Но логика указывает на самый перспективный вид реактора для достижения цели. А если учесть, что это не новинка какая-то, и работы по этой теме никогда и не прекращались, то почему бы не допустить, что основной объём работ был закрыт, засекречен, и сейчас мы просто внезапно увидели конечный результат огромной научно-технической работы.

Появление «Авангарда» или «Орешника» тоже были как будто внезапными, и это даёт подсказку для логики искать ответы в самых неожиданных и даже, на первый взгляд, невероятных местах.

Кому интересны подробности, то вот: Блинкин В. Л., Новиков В. М. Жидкосолевые ядерные реакторы. — М.: Атомиздат, 1978, 112 с.

• Для поднятия настроения

Удивительно, но есть немало желающих зачем-то прикупить себе ядерный реактор. Что бы это ни значило.

А я наивно думал, что на первом месте будет Курчатов или Курчатовский институт.