Запасы содержатся прежде всего в руде редкоземельных металлов - монацитах и ториевом минерале - торит. В отсутствии спроса на редкие земли монацит вряд ли бы добывался только для извлечения его ториевого содержания. Другие полезные ископаемые руды с более высоким содержанием тория, такие как торит, были бы более вероятными источниками, если бы спрос значительно увеличился. Новый спрос возможен в связи с развитием и тестированием ториевого ядерного топлива в России и Индии. В США запасы тория имеются прежде всего в недавно открытых и давно разрабатываемых золотых приисках и в ториевых месторождениях венного типа.
Меньшие количества тория содержатся в залежах железной руды и карбонатитах. Месторождения редкого в земной коре апатита тория (FRETA) найдены в Mineville, штат Нью-Йорк; а также в штатах Миссури и Нью-Джерси.
Основные мировые ресурсы тория находятся в золотых приисках. Ресурсы в размере более чем 500,000 тонн содержатся в золотых приисках, месторождениях венного типа и карбонатитах. Распространенные месторождения тория в различных других щелочных магматических породах содержат дополнительные ресурсы в размере более чем 2 миллионов тонн. Большие ториевые ресурсы найдены в Австралии, Бразилии, Канаде, Гренландии (Дания), Индии, Южной Африке и США.

Запасы на месторождениях тория в 2012 году, тыс.тонн ThO2 *

США	440.0
Австралия	410.0
Индия	290.0
Канада	100.0
ЮАР	35.0
Прочие страны	125.0
Всего запасы	1,400.0

* данные US Geological Survey

В США торий производился как побочный продукт очистки монацита при производстве редкоземельных металов. Сам монацит получался как побочный продукт обработки тяжело-минеральных песков полезных ископаемых циркония и титана. В 2012 году монацит не призводился внутри США как коммерческий продукт. По существу все ториевые соединения и сплавы, потребляемые промышленностью США, были получены от импорта, запасов ранее импортированных материалов или материалов, ранее полученных из американских правительственных запасов. Восемь компаний занимались переработкой тория и изготовлением различных форм, содержащих торий, для неэнергетического использования, таких как катализаторы, высокотемпературная керамика и сварочные электроды. Использование тория в большинстве продуктов вообще уменьшилось из-за его естественной радиоактивности. Ориентировочная стоимость ториевых составов, используемых американской промышленностью, составляла 400,000 долларов, и не изменилась по сравнению с данными на 2011 год.
Внутренняя добыча руды отношения тория в монаците прекратилась на территории США в конце 1994 года, поскольку мировой спрос на руды, содержащие естественный радиоактивный торий, уменьшился. Импорт и существующие запасы составили по существу весь торий, потребляемый в Соединенных Штатах в 2012 году. Внутренний спрос на ториевые сплавы, соединения, металл и руды демонстрировал долгосрочную тенденцию снижения.
Торий имеет ряд областей применения, в которых подчас играет незаменимую роль. Положение этого металла в Периодической системе элементов и структура ядра предопределили его применение в области мирного использования атомной энергии.
Торий-232 - четно-четный изотоп (четное число протонов и нейтронов), поэтому не способен делиться тепловыми нейтронами и быть ядерным горючим. Но при захвате теплового нейтрона 232Th превращается в 233U. Уран-233 способен к делению подобно урану-235 и плутонию-239, что открывает более чем серьёзные перспективы для развития атомной энергетики (уран-ториевый топливный цикл, реакторы на быстрых нейтронах). В атомной энергетике применяются карбид, оксид и фторид тория (в высокотемпературных жидкосолевых реакторах) совместно с соединениями урана и плутония и вспомогательными добавками.
Так как общие запасы тория в 3-4 раза превышают запасы урана в земной коре, то атомная энергетика при использовании тория позволит на сотни лет полностью обеспечить энергопотребление человечества.
Кроме атомной энергетики, торий в виде металла с успехом применяется в металлургии (легирование магния и др.), придавая сплаву повышенные эксплуатационные характеристики (сопротивление разрыву, жаропрочность). Отчасти торий в виде окиси применяется в производстве высокопрочных композиций как упрочнитель (для авиапромышленности). Оксид тория из-за его наивысшей температуры плавления из всех оксидов (3350 K) и неокисляемости идёт на производство наиболее ответственных конструкций и изделий, работающих в сверхмощных тепловых потоках, и может быть идеальным материалом для облицовки камер сгорания и газодинамических каналов для МГД-электростанций. Тигли, изготовленные из окиси тория, применяются при работах в области температур около 2500-3100°C. Ранее оксид тория применялся для изготовления калильных сеток в газовых светильниках.
Торированные катоды прямого накала применяются в электронных лампах, а оксидно-ториевые - в магнетронах и мощных генераторных лампах. Добавка 0,8-1% ThO2 к вольфраму стабилизирует структуру нитей ламп накаливания. Ксеноновые дуговые лампы почти всегда имеют торированные катод и анод, поэтому незначительно радиоактивны. Оксид тория применяется как элемент сопротивления в высокотемпературных печах. Торий и его соединения широко применяют в составе катализаторов в органическом синтезе.
В 2012 году потребление тория, согласно оценкам, увеличилось по сравнению с предыдущим годом, и было значительным, прежде всего, в катализаторах, микроволновых трубах и оптическом оборудовании. Увеличение затрат на контроль радиоактивности и стремление ведущих производителей изделий с содержанием тория избавляться от данного металла стали причиной все большего использования заменителей - материалов без тория. Реальные и потенциальные затраты, связанные с разрешением органов государственного регулирования и нормами федерального права в США, определяющими контроль радиоактивности тория, ограничили его коммерческую ценность. Вероятно, что использование тория продолжит уменьшаться, если дешевые решения с его использованием не будут найдены или новая технология, такая, например, как a непролиферативное ядерное топливо, создаст возобновленный спрос.
В 2012 году в Австралии, предприятие в Mount Weld, Западная Австралия, производила монацитовый концентрат жуе второй год. С сентября 2012 года 14,400 тонн концентрата, содержащего 5,200 тонн окисей редких земель и некоторое количество тория, были готовы к экспорту и ожидали запуска предприятия по дальнейшей переработке концентрата в Малайзии. В Южной Африке планы состояли в том, чтобы в стадии реализации продолжить добывать и обрабатывать монацит на действующем предприятии по производству редких земель Steenkampskraal. Когда потребуется, торий, произведенный во время производства редких земель, может быть продан или сохранен локально в восстанавливаемой форме. В 2012 году государственный доклад по предприятию Steenkampskraal содержал данные о ресурсах приблизительно 14,000 тонн окисей редких земель.
В США цены на торий снизились до 73,7 долл./кг в 2009 году, по сравнению с 96,55 долл./кг в 2008 году. На основе данных в течение сентября 2012 года средние цены на импортированные в США ториевые соединения уменьшились до 68 долл./кг по сравнению с 70 долл./кг (вес брутто) в среднем за 2011 год.
Во Франции цены на ториевые компоненты также снизились в последние годы и в 2012 году составили 153 долл./кг по равнению с 158 долл./кг годом ранее.

Нерадиоактивные замены были найдены во многих областях применения тория. Соединия иттрия заменили торий в лампах накаливания. Сплав магния, содержащий лантаниды, иттрий и цирконий, способен заменить торий в космической промышленности.

Один из ведущих мировых специалистов по ториевой энергетике, член экспертного совета журнала «Редкие земли», доктор технических наук, экс-генеральный директор нескольких самых крупных предприятийСредмаша, Валерий Константинович Ларин - о кодексе доверия, новых возмож-ностях в освоении Арктики, об эволюции и светлом будущем атомной энергетики, которое невозможно представить без использования уникального элемента - тория. Что такое торий? В чем его плюсы и минусы? Почему в других странах уже выбрали торий? финальные звонки перед большим спектаклем, приглашение на который мы можем не получить, если сегодня упустим свой шанс создать ториевую сверхтехнологию для новой технологической эпохи.

Торий как альтернатива урану
По распространению в земной коре тория в несколько раз больше, чем природного урана. Торий и присутствующий в нем один из изотопов, уран-232, могут являться достаточно эффективным источником в ядерной энергетике взамен широко применяемого топлива на основе 235-го изотопа урана. Ториевая энергетика обладает рядом колоссальных преимуществ. Каких? Во-первых, безопасность: в реакторе, работающем с использованием тория как элемента питания, нет избыточной реактивности. Это гарантия неповторения таких жутких катастроф, как Три-Майл-Айленд в Америке, как Чернобыль, как Фокусима. Еще академик Лев Феоктистов писал, что любой атомный реактор, работающий в сегодняшней конфигурации и технологии, обладает сумасшедшей избыточной активностью. По сути, в одном реакторе несколько десятков, а то и сотен бомб, что вынуждает нас принимать очень серьезные меры для защиты: ловушки, специальные конструкции и так далее, что, естественно, сильно удорожает производство и обслуживание. Второе преимущество ториевой энергетики - нет проблем с утилизацией отходов. Мы вынуждены осуществлять перезагрузку топлива в нынешних ВВЭРовских реакторах раз в полтора года. Это 66 тонн активного вещества, которое надо загрузить разово. Причем степень выгорания не такая уж высокая, остается достаточно много отходов, что сопряжено с рядом трудностей. Я имею в виду вторичное захоронение активных элементов, в больших объемах нарабатывается плутоний. В ториевой энергетике всего этого нет. Почему? Цикл полураспада у тория длится намного дольше - на практике десять лет и больше. Это обеспечивает более эффективное использование, меньше затрат на выгрузку-разгрузку, повышение КИУМ и так далее. Да, надо признать, что из-за другого периода полураспада тория образуются другие актиноиды, более активные, но на нынешнем этапе эта проблема вполне решаемая. Но существуют и большие плюсы. Согласитесь, есть разница: полтора года и десять лет?
Основной минерал, содержащий торий, - это монацит, который содержит редкие земли. Поэтому, когда мы говорим о тории как о топливе для будущей энергетики, как о следующем этапе развития атомной энергетики, речь, естественно, пойдет о комплексной переработке монацитового сырья и разделении редких земель - это существенным образом делает применение тория коммерчески более экономичным и привлекательным. Здесь существует очень серьезный потенциал для развития и энергетики, и экономики, и горнодобывающей промышленности. Торий в России есть в виде монацитовых песков. Эта технология должна быть промышленно освоенной, опробованной и, самое главное, рентабельной. В лаборатории можно делать все.
Проблема поиска месторождений тория сходна с проблемой поиска месторождений редкоземельных металлов - его способность к концентрации слабая, и торий весьма неохотно собирается в сколь-либо значительные залежи, являясь очень рассеянным элементом земной коры. В небольших количествах торий присутствует в граните, грунтах и почве. Обычно отдельно торий не добывается, в качестве побочного продукта его извлекают при добыче редкоземельных элементов или урана. Во многих минералах, в том числе и в монаците, торий легко замещает атом редкоземельного элемента, что и объясняет сродство тория с редкими землями.

Торий (Thorium), Th - химический элемент III группы Периодической системы, первый член группы актиноидов. В 1828 году, анализируя редкий минерал, найденный в Швеции, Йёнс Якоб Берцелиус обнаружил в нем окись нового элемента. Этот элемент был назван торием в честь всемогущего скандинавского божества Тора (Тор - коллега Марса и Юпитера, бог войны, грома и молнии). Получить чистый металлический торий Берцелиусу не удалось. Чистый препарат тория был получен лишь в 1882 году другим шведским химиком, первооткрывателем скандия Ларсом Нильсоном. Радиоактивность тория была открыта в 1898-м независимо друг от друга одновременно Марией Склодовской-Кюри и Гербертом Шмидтом.

Надо развивать собственное производство
В свое время писались докладные на имя Ефима Павловича Славского и Игоря Васильевича Курчатова о том, что надо переходить на ториевый цикл. И ториевая энергетика в экспериментальном исполнении была: работали реакторы на «Маяке» и в Германии. Но в то же время необходимо было развивать военное направление, связанное с энергетикой, и, соответственно, работать на плутонии, и ториевая программа была заморожена. Поэтому решение, которое принято нашим Президентом, что надо работы в этом направлении начать, усилить и, быть может, даже форсировать, очень правильное и своевременное. Сегодня второго шанса нам никто не даст. В Китае, Индии, Скандинавских странах есть очень серьезная ториевая программа. Скоро все так далеко уйдут, что мы уже никого не догоним. Китай настолько далеко ушел в развитии редкоземельной промышленности со своей рудной базой, что мы Китай этим сегодня не испугаем. Мы могли догнать Китай и обязаны были делать все, чтобы Китай от нас, по крайней мере, на шаг, на два держался на втором плане в атомном машиностроении, в атомных технологиях. Но, к сожалению, мы и здесь потихоньку уступаем. Китай рвется на рынок со своими атомными реакторами, со своей технологией. И я могу заверить, при той позиции, которая у нас сейчас, мы проиграем эту борьбу.
Они вот уже предлагают реакторы малой мощности и, как ни грустно это признавать, они и плавучие реакторные установки быстрее нас промышленно освоят - наши министерские товарищи очень заинтересованы в этих реакторах, вместо того чтобы развивать собственное производство. Нам надо развиваться. Например, газовые реакторы, высокотемпературные реакторы с газовым охлаждением - это, вообще-то, очень перспективное направление. Но это мы тоже почему-то очень медленно, робко, инертно делаем.
К сожалению, на протяжении всех 1990-х годов у нас господствовала идеология, что проще и дешевле купить редкие земли, например, в Китае, чем сделать собственный продукт.

Прогноз мирового производства ядерной энергии с использованием реакторов различных типов


Сколько стоит новое топливо
Производственники - консерваторы. И их консерватизм оправдан. Философия производственника понятна: у меня отлаженное производство, я работаю, отвечаю за план, за производство, за людей, которые работают. Всякое новшество приносит мне риски. Риски нового, которое надо испытывать, а при этом всегда возможны какие-то неполадки, накладки и так далее. Оно мне надо? Я буду лучше спокойно жить. Поэтому конфликт таких интересов: развития, продвижения нового и точки зрения производственника-консерватора, он всегда был, есть и будет. Другое дело, что надо это разумно преодолевать.
Сегодня существуют разновидности уранового топлива: нитридное, керамическое, топливо с добавкой редких земель. Очень большое количество вариантов. И разве это производится без всяких затрат, без всяких денег? Совершенно не так. Чтобы получить новое топливо, в основе которого будет торий, надо наработать технологию изготовления этих материалов. И прежде чем говорить, что ториевая энергетика намного дороже урановой, надо сделать простую вещь - сравнительный экономический анализ. Например, если в качестве топлива для реактора будет использоваться расплав фторида тория, то получить фториды тория, как мне кажется, не так уж и дорого. Если мы будем получать топливо в виде шаровых элементов - это второй вариант, керамика - третий вариант. Тем более речь здесь идет, прежде всего, о сырье, о монаците, и вопрос цены будет определяться с учетом комплексного использования. То есть выделение из монацита всей суммы редких земель, урана и циркония - все это серьезным образом снизит затраты на производство топлива на основе тория.

Дизайн первого в мире ториевого ядерного реактора, разработанного в Центре исследования ядерной энергетики Бхаба в Мумбаи (Индия) и предназначенного для использования ториевых топливных ячеек для коммерческой выработки энергии.

Немного о реакторах на быстрых нейтронах. Неважно, по какой технологии, на каком реакторе, в каком конструкторском исполнении использовать быстрые нейтроны, зажигать природный материал - в том или ином количестве все равно будут образовываться отходы. И отходы надо перерабатывать. Если говорить о чистоте методологии и понятий, как такового замкнутого цикла нет и не может быть. Но в варианте ториевой энергетики будет меньше активных отходов, которые надо перерабатывать.
Я убежден, что мы в любом случае перейдем постепенно на ториевую энергетику, тем более что последние исследования и расчеты физиков Томского политехнического университета, теоретический расчет активной зоны, показывают, что возможен эволюционный переход на ториевую энергетику применительно и к легководным реакторным установкам. То есть не сразу революция, а постепенный перевод активной зоны существующих легководных реакторов с частичной заменой активной зоны с уранового топлива на ториевое.

Центр исследования ядерной энергетики Бхаба (Индия).

Прежде чем вешать штампы, что это - плохо, а это - хорошо, надо серьезно заняться реальным делом. Допустим, изготовить парочку твэлов и на опытных стендах это все погонять. Снять все ядерно-физические характеристики. Много исследований нужно провести, причем долговременных. И чем дальше мы оттягиваем, отговариваясь, что это сложно и тяжело, тем больше мы будем отставать в развитии. Нужно все делать вовремя. В свое время в Средмаше этим занимались, получали металлический торий на наших предприятиях, и эти технологии были. Надо поднять старый опыт, старые отчеты, они все, наверное, в архивах сохранились, и специалисты это найдут. С учетом того, что было сделано, и новых возможностей необходимо все это дело продолжить.

Некоторые месторождения тория в России:
Туганское и Георгиевское (Томская область)
Ордынское (Новосибирская область)
Ловозерское и Хибинское (Мурманская область)
Улуг-Танзекское (Республика Тыва)
Кийское (Красноярский край)
Тарское (Омская область)
Томторское (Якутия)

Торий для Арктики и не только
Существует огромная потребность в серийных мобильных и стационарных энергетических установках сверхмалой и малой мощности (от 1 до 20 МВт), которые могут быть использованы в качестве источников энергии и тепла при освоении северных территорий, разработке там новых месторождений, а также в обеспечении электроэнергией удаленных воинских гарнизонов и крупных военно-морских баз на Северном и Тихоокеанском флотах. Эти установки должны обладать как можно большим периодом работы без перегрузки ядерного топлива, при их эксплуатации не должен накапливаться плутоний, их должно быть легко обслуживать. Они не могут работать в уран-плутониевом цикле, потому что при его использовании накапливается плутоний. Перспективной альтернативой урану в данном случае является использование тория.
Проблема энергетики в Арктике - это проблема номер один. И этим надо абсолютно четко заниматься. Вот сейчас в Жодино наши уважаемые белорусские друзья сделали самый большой в мире «БелАЗ», грузоподъемность 450 тонн. Для того чтобы этот «БелАЗ» работал нормально, все его колесные пары приводятся отдельно, на каждое колесо стоит отдельный двигатель. Но для того чтобы получить электроэнергию, стоят два огромных дизеля, которые приводят в движение электрогенераторы, они распределяют все на эти электродвигатели. Давайте сделаем маленький ториевый реактор, причем не обязательно его ставить прямо на этот «БелАЗ». Можно сделать разные варианты. Например, очень эффективно будет использовать ториевые реакторы малой мощности для производства водорода. И перевести все двигатели на водородные. В этом плане у нас теоретически получается блестящая картина, потому что при сжигании водорода мы получим воду. Абсолютно «зеленая» энергетика, о которой мечтают все. Или мы сделаем атомные станции на основе реакторов малой мощности. С дальнейшим развитием и освоением Арктики передвижные локальные реакторы, реакторные установки малой мощности дадут, с моей точки зрения, сумасшедший народнохозяйственный эффект. Просто сумасшедший. Они должны быть вот именно передвижными, локальными, мобильными. И я думаю, что не так сложно сделать реакторы малой мощности на тории с периодом перегрузки в десять и более лет в условиях Арктики. Да, можно сделать реакторы малой мощности и на существующих технологиях: возьмем реакторы, которые у нас есть в военно-морском флоте, на подводных лодках, атомоходах. Поставим их. Начнем эксплуатировать. Все это можно сделать. Но сложности в эксплуатации и выводе из эксплуатации, загрузка, выгрузка и вывоз в суровых условиях северных широт сильно усложнят применение такого типа установок.
Еще один показательный пример. В громадных якутских карьерах «Алроса», на горных подразделениях Лебединского ГОКа при добыче железной руды мы используем большегрузные «БелАЗы» или «Катерпиллеры», и существует большая проблема проветривания карьеров от выхлопов и после массовых взрывов для отбойки руды. Что применяется? Вплоть до авиационных вертолетных двигателей, но они еще тоже работают на органическом топливе, на керосине и прочее, в свою очередь происходит вторичное загрязнение карьера. При переходе на транспортные средства с реакторными установками на основе тория отпадает необходимость в проветривании карьеров, не нужны склады ГСМ и т. д.
Для меня шок, когда Россия, правопреемница Советского Союза, не в силах обеспечить свою атомную отрасль природным компонентом, урановым сырьем. Я этого не понимаю, а я воспитан на старой школе и нигде, кроме Средмаша, не работал. Шутка ли, некоторое время назад, судя по официальным источникам Росатома, мы были вынуждены закупать сырье в Австралии.
Российские предприятия, говорят, убыточны, но в таком случае, почему же аналогичные предприятия на Украине, где тоже подземная добыча и содержание металла в руде аналогичное нашему, прибыльны? Наверное, настала потребность, государственная потребность иметь госрезервы стратегических материалов для развития атомной энергетики, а также в целом для промышленности. С учетом вот таких фокусов, которые происходят (санкции и прочее), нас в любой момент могут поставить в очень-очень неудобное, зависимое положение.
Там, где речь идет о принципиальных вещах, о безопасности государства, не только с точки зрения обороноспособности, государственная безопасность - понятие емкое и громадное, и это не только вооружение. Это и продукты питания, и другие стратегические вещи.

Плавучие АЭС - один из перспективных проектов развития Арктики - вполне могли бы оснащаться ториевыми реакторами, небольшими и «долгоиграющими»

Где штаб аналитиков и специалистов?
Мне кажется, при любом министерстве должен существовать этакий штаб аналитиков, советников, серых кардиналов, если хотите, как угодно их назовите, которые должны анализировать громадный массив информации и отделять зерна от плевел, определяя стратегию развития. К сожалению, особенно сегодня, решения зачастую принимаются без должного анализа. Руководство отрасли должно заниматься аналитикой и стратегическим планированием, четко понимать, в каком направлении дальше развиваться отрасли. А это должно основываться на правильной аналитике.
Плохо то, что мы действительно забыли о понятии «критичные металлы», о том, что нужно для развития атомной отрасли, для ее бесперебойной работы. В моем понимании, очень нужен иттрий, бериллий, литий, очень нужна средняя тяжелая группа - это неодим, празеодим, диспрозий. Эти элементы действительно нужны ближайшие 5–10–15 лет. Да, мы определили, что эти элементы нам нужны. Я задам простой вопрос: господа начальники, господа технологи, мы получили эти элементы. А что мы с ними будем делать? У нас вторичная промышленность готова, чтобы делать изделия из этих элементов? Кто будет делать, есть ли эти предприятия? Первое, могут нам сказать, что да, мы делали опытные образцы. Вопрос в другом. Вы сделали что-то, а это конкурентоспособно? Этот продукт русский и это будет продукт, который по своим характеристикам лучше, чем немецкий, и так далее? Это как с телевизором. Вам, как потребителю, поставим русский телевизор и поставим японский. Я уверен, вы купите японский. Вот в чем вопрос - готова ли промышленность правильно использовать редкие земли и в нужном направлении. Готовы ли мы делать из них конкурентоспособный продукт или мы произвели редкие земли, чтобы продать на рынке? Нас не пустит Китай с нашими редкими землями на рынок. Здесь комплекс проблем, которые мы должны комплексно решать, а мы же только декларируем.
Но гораздо хуже то, что идет старение кадрового персонала, потенциала в министерстве, в госкорпорации. И это, к сожалению, особенно наглядно в сырьевом дивизионе. А сырьевой дивизион - это основа основ. Если у вас не будет сырья, то не из чего будет что-то делать. Железо-то можно понастроить, а чем железо питать? Мы не зря говорим о том, что нам надо думать и рассматривать многообразие источников сырья, в том числе и тория. Наряду с этим не надо забывать об уране, не надо забывать о накопленных запасах (природный компонент 238 в разных формах). Все это надо использовать в узконаправленном, грамотном, нормальном, обоснованном сегменте, в разных вариантах. Выпускника Гарварда в шахту не отправишь, юриста в металлургический цех тоже. Не пойдут они туда. А кто сейчас готовит таких специалистов? На Урале существовала целая отрасль, связанная непосредственно с Минсредмашем, - это химическое машиностроение. Мощнейшие заводы химического машиностроения на Урале.

Плюсы использования тория:
+ Экономичность. Тория нужно примерно в два раза меньше, чем урана, для производства того же количества энергии.
+ Безопасность. Ядерные реакторы на ториевом топливе более безопасны, чем на урановом, поскольку ториевые реакторы не обладают запасом реактивности. Поэтому никакие разрушения аппаратуры реактора не способны вызвать неконтролируемую цепную реакцию.
+ Удобство. На базе тория возможно создание реактора, не требующего перезагрузок топлива.

Три недостатка использования тория:
- Торий - рассеянный элемент, не образующий собственных руд и месторождений, добыча его дороже, чем урана.
- Вскрытие монацита (минерала, в котором содержится торий) - процесс намного более сложный, чем вскрытие большинства урановых руд.
- Нет налаженной технологии.

Парадоксальная вещь - сегодня специалистов по химическому машиностроению не готовит ни один вуз в России. А как вообще будут проектироваться аппараты, не имея специалистов? Старики уйдут. Привезите сейчас пробу во ВНИИХТ, ее некому разделать. Если я не прав, так и напишите, что Валерий Константинович заблуждается. Это будет корректно и правильно. Вот сообщаем, вот такой-то вуз готовит. Я буду только рад, что я ошибся, искренне рад. Я говорю это на основе личного опыта. Я был недавно на Урале и встречался с людьми, которые работают в этой отрасли, это их слова. Они мне сказали: «Через пять лет можете забыть, что такая отрасль, как химическое машиностроение, в России была». Это люди, которые имеют опыт проектирования и создания аппаратов для химического машиностроения: специальные сушилки, специальные печи, агрегаты для разложения, для химического разложения. Это специальная отрасль техники, которая подразумевает работу с кислотами, в термических условиях, на аппаратах под давлением.

Где еще используется торий?
1 Оксид тория используется для производства огнеупорной керамики.
2 Металлический торий применяется для легирования легких сплавов, особо широко используемых в авиации и ракетной технике.
3 Многокомпонентные сплавы на магниевой основе, содержащие торий, применяют для деталей реактивных двигателей, управляемых снарядов, электронной и радарной аппаратуры.
4 Торий применяется как катализатор в процессах органического синтеза, крекинга нефти, при синтезе жидкого топлива из каменного угля, гидрирования углеводородов.
5 Торий используют как электродный материал для некоторых типов электронных ламп.

Зачем нужен директор?
Я был генеральным директором на трех самых крупных предприятиях Средмаша. Я горжусь этим и знаю, как выстраивались отношения между мной, как директором предприятия, начальником главка и министром. Я принимал решения в тех рамках финансирования и компетенции, которые у меня были. И я за это отвечал. Мы принимали решения, мы проводили испытания. Обосновывали? Да. Но мы это делали. Потом уже на основе всего этого мы обосновывали и доказывали необходимость подобных решений. Нам надо это делать, нам надо это внедрять, это в логику развития отрасли, это нужно, и так далее. Сейчас все ждут, какая будет команда из Москвы, что нам делать?
Любая система взаимоотношений, любая система в отрасли, в народном хозяйстве и где угодно - это есть система доверия. Если ты поставил директора, то а) значит, ты ему доверяешь, б) если ты ему доверяешь, ты даешь ему определенные рамки свободного плавания. Но нельзя директору, командиру, который отвечает за производство, за людей, за технику безопасности, за выполнение плана, миллион всяких функций, постоянно звонить из Москвы и одергивать: «так не делай, сюда не смотри, туда не ходи». Если что-то случится на производстве, отвечать будет директор, а не тот, кто его из Москвы дергает. Сейчас же директор предприятия, извините меня, кусок мыла не может купить. Все идет через Москву, через тендеры. Но если это так, то зачем вам директор нужен? Уберите его и командуйте из Москвы, что надо сделать.

Индонезийское Национальное агентство по атомной энергии (BATAN) планирует строительство экспериментального реактора (RDE) для тестирования с использованием ториевого топлива (фото из открытых источников).

Вопрос времени
Ученые, которые всерьез занимаются реакторами на быстрых нейтронах, совершенно четко говорят, что реальный пуск запланирован на 2030 год. Раньше никто ничего не планирует. Проблем куча. Расплавленный свинец - агрессивная жидкость. Течение свинца в трубках охлаждения - вопрос вопросов: что происходит на границе раздела фаз, какие особенности граничных слоев, как меняются массоперенос и теплоперенос, вопросы, вопросы, вопросы. Дело в том, что граничные слои обладают совершенно другими физико-химическими свойствами, там совсем другие коэффициенты массопереноса, теплопереноса и т. д. Свинец должен быть определенного качества, с нужным содержанием кислорода. Вопросов много. Есть ли на эти вопросы ответы? Не знаю. Нужны цифры, расчеты.
Что касается тория, то все зависит от того, как мы это организуем, как конструктивно все это оформим, какая логистика и кто будет управлять проектом. Если мы сумеем это грамотно сделать, подберем специалистов, увлеченных идеей ториевой энергетики, выделим финансирование, специальный исследовательский реактор только для этих целей, с наработкой топлива, я думаю, мы уложимся в практический результат за достаточно сжатые сроки, как было в сороковые–пятидесятые годы. В лабораториях уже проделана значительная часть работ по физике активной зоны, по переработке монацита с селективным выделением тория и получением редких земель. Надо все, что сделано раньше, аккумулировать, проанализировать, собрать вместе в рамках рабочей группы по развитию ториевой энергетики. И работать.

Торий получил название за 15 лет до того, как был открыт. В 1815 г. Берцелиус, анализируя один редкий минерал из округа Фалюн в Швеции, пришел к заключению, что в нем содержится новый металл, который Берцелиус поспешил наименовать торием. И хотя это заключение было совершенно ошибочным, в те времена мало кто мог оспаривать результаты анализа, сделанного столь авторитетным ученым. Ошибку обнаружил 10 лет спустя сам Берцелиус. Оказалось то, что он принял за окисел нового металла, было основным фосфатом иттрия. Однако название торий оказалось весьма живучим. В 1828 г. Берцелиус получил из Норвегии образец минерала, найденного в сиенитах на острове Левен. Черный тяжелый мягкий минерал (он легко резался ножом) был похож на гадолинит и в нем можно было подозревать присутствие тантала. По просьбе норвежских ученых отца и сына Эсмарк Берцелиус сделал анализ минерала и обнаружил, что он состоит из кремнезема и окисла неизвестного металла, который вновь получил название торий (Thorium) от имени древнескандинавского божества Тора. Эсмарки предложили назвать новый минерал в честь Берцелиуса берцелитом, но сам Берцелиус дал ему общепринятое название торит (силикат тория). Попытки Берцелиуса выделить торий в металлическом виде не увенчались успехом. Это сделал Нильсон в 1882 г. Долгое время торий не привлекал к себе особого внимания химиков и лишь после открытия радиоактивности началась новая страница истории тория. После 1898 г., когда Кюри-Склодовская и Шмидт (Мюнстер) обнаружили независимо друг от друга радиоактивность тория, начались многочисленные исследования, приведшие к открытию ряда продуктов радиоактивного распада тория. В 1902 г. Резерфорд и Содди выделили из раствора ториевой соли продукт, названный ими торием-Х; в 1905 г. Ган, работавший у Рамзая, открыл радиоторий в минерале торините из Цейлона; в 1907 г. он же открыл один из продуктов распада тория - мезоторий (мезоторий-I и мезоторий-П); позже были открыты и другие члены ториевого ряда. В русской литературе первых десятилетий XIX в. название торий встречается еще до открытия зтого металла. Так, у Двигубского (1822) говорится о ториновой земле, у Соловьева (1824) - о торинии, у Страхова (1825) - о торине, встречаются также названия тор, торинум. Начиная с Щеглова (1830) в русской химической литературе обычно употребляется название торий.

Элемент торий был открыт в 1828 г. Берцелиусом в минерале, найденном в Норвегии и позже названном торитом (ThSi04). Элемент назван по имени бога грома в скандинавской мифологии - Тора.

Чистый торий был получен только в 1934 г. ван Аркелем термической диссо­циацией иодида тория. Радиоактивность тория была обнаружена в 1896 г. Кюри.

Уран открыт в 1789 г. Клапротом в урановой смолке (U3Og). Более 40 лет после открытия за металлический уран принимали его "диоксид. Только в 1841 г. Пелиго был получен металлический уран восстановлением его хлорида калием. Радиоактивность минералов ураиа была открыта в 1896 г. Беккерелем. В 1898 г. Мария и Пьер Кюри открыли радий в урановых рудах.

До 1900 г. урановые руды перерабатывали в небольших количествах с целью получения соедииевий ураиа, применявшихся в живописи (урановая желтая), для окраски стекла и керамики. С 1900 по 1942 г. урановые руды перерабатывали главным образом для извлечения радия. С 1942 г. и по настоящее время основ­ная цель переработки руд - ураиа для ядерных реакторов.

Свойства тория и урана

В 1946 г. Г. Сиборг выдвинул гипотезу, согласно которой в Периодической системе после актииия начинается новая переходная группа элементов актини­ды (или актиноиды), подобная лантаноидам, в которой заполняется оболочка 5/. Эта точка зрения в настоящее время общепринята. К ряду актиноидов отно­сят торий, протактиний, ураи и заураиовые элементы (нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобе­лий). Первые члены этого ряда - торий, протактиний и ураи, обычно включав­шиеся соответственно в IV, V и VI побочные группы Периодической системы, ие могут по основным химическим свойствам рассматриваться как аналоги актииия и лантаноидов. Кроме того, спектральные исследования указывают иа отсутст­вие 5/-электроиов у тория и протактиния, а возможно и у ураиа. Следует, од­нако, учитыватать близость энергий электронов иа уровнях Sf и 6d у атомов тяжелых элементов, что обусловливает легкость перехода электронов с одного уровня ва другой. Имеется ряд доводов в пользу отнесения тория и урана к группе актиноидов. Так, в металлическом состоянии торий и уран (так же, как и траисураииды) близки по свойствам лантаноидам и резко отличаются от цир­кония, тантала и вольфрама. Свойства химических соединений ураиа значитель­но отличаются от свойств соединений вольфрама.

Хотя торий по химическим свойствам несомненно близок цирконию и гафнию, ио большее сходство прослеживается между торием и четырехвалентным церием. Активоиды подобно лантаноидам отличаются парамагнитными свойствами. Измене­ние магнитной восприимчивости катионов урана и траисуранидов в водных рас­творах аналогично и для ряда лантаноидов.

Природный торий содержит практически один изотоп 2^Th (Ti/Z = 1,39* * 1010 лет), являющийся родоначальником радиоактивного семейства, заканчива­ющегося изотопом свинца 2gfPb. Природный уран состоит, из трех ° изотопов с массовыми числами 238 (99,28 %)," 235 (0,71 %) и 234 (0,005 %). Изотопы 238U (Гi/2 = 4,5" 109 лет) и 235U (Т\/г - 7,1 10* лет) являются родоначальниками радиоактивных семейств ряда (4п + 2) и (4л + 3) соответственно.

Физические свойства

Торий мягкий, серебристо-белый металл ^в свежем срезе). Известны две крис­таллические модификации тория. До 1400 QC устойчива (Х-форма с гранецентри - рованной кубической решеткой, выше 1400 С ^-форма с объемноцентрированной кубической решеткой.

Уран-пластичный металл серо-стального цвета. Известны три его модифика­ции: а-уран устойчив до 662 С, кристаллизуется в орторомбической системе; /3-уран устойчив в интервале 662 - 769 С, структура тетрагональная; у-уран с кубической гранецентрированной структурой, устойчив выше 769 С. Ниже приведены некоторые физические свойства тория и урана:

Торий Уран

Атомный номер 90 92

Атомная масса "233,038 238,03

Плотность р 0 , г/см3 11,7 18,5-19

Температура, °С:

TOC \o "1-3" \h \z плавления 1750 ИЗО

Кипения 3500-4200 3700-4200

Удельное электросопротивление

Р о -106, Ом-см 13-18 30,0

Сечение захвата тепловых нейтронов

П-102", см2 . 7,31 7,68

(природная смесь изотопов)

Работа выхода электронов, эВ.... 3,51 3,27

Временное сопротивление, МПа.... 200-220 400-800*

Твердость НВ, МПа 530-700 1500 *

Модуль упругости Е 0 , ГПа 70 190

В зависимости от режима отжига деформированного металла. После отжига деформированного металла при 770 °С. Механические свойства урана сильно зависят (учитывая анизотропию крис­таллов металла) от режима механической и термической обработки. Нагрев ура­на при температурах устойчивости /3- и ^-модификаций с последующей закалкой не приводит к фиксированию /3- или у-форм, но вызывает измельчение зериа и ликвидирует текстуру, возникающую при механической обработке.

Химические свойства

На воздухе торий и уран при обычной температуре медленно окисляются, по­крываясь черной пленкой оксида, тормозящей, но не приостанавливающей корро­зию. Уран при температуре выше 150 С, а торий выше 400 С быстро окисля­ются.

В системе торий - кислород известен только один устойчивый оксид ThOj. Диоксид тория плавится при 3200 С и обладает высокой химической проч­ностью.

В системе ураи-кислород установлено шесть оксидов, среди них важнейшие U02, U308 и U03. Растворимость кислорода в тории и уране незначительна. Ургн и торий активно реагируют с водородом при 250 - 300 и 400 - 600 С со­ответственно с образованием гидридов (UH3, ThH2 и ThH375). При этом перво­начальная заготовка превращается в порошок. Гибрид урана разлагается выше 430 С, гидрид тория - в вакууме при 700 - 800 С.

Металлы при температурах 600 - 800 С реагируют с азотом, образуя нитри­ды (U2N3, Th2N3, UN, ThN). Нитриды урана труднорастворимы в кислотах и инертны к растворам щелочей. Нитриды тория разлагаются водой с выделением аммиака. С углеродом уран и торий образуют карбиды (UC, U2C3, UC2, ThC, ThC2). Карбиды разлагаются водой с выделением углеводородов.

С фтором уран и торий реагируют на холоду, с другими галогенами - при нагревании. Среди фторидов урана важнейшие UF6 (используют для разделения изотопов урана) и UF4 -^служит исходным соединением для производства урана.

^ба металла до 100 С медленно корродируют в воде, водяной пар выше 200 С активно окисляет уран и торий с образованием U02 пар выше 200 °С ак­тивно окисляет уран и торий с образованием U02 и Th02. Торий на холоду мед­ленно корродирует в азотной, серной и плавиковой кислотах, легко растворя­ется в соляной кислоте. Растворы щелочей слабо действуют на торий.

Плавиковая кислота слабо действует на уран (образуется защитная пленка UF4). Металл на холоду не реагирует с разбавленной серной кислотой, при на­гревании скорость коррозии примерно та же, что в воде. Соляная кислота ак­тивно растворяет уран, в азотной кислоте растворение протекает с умеренной скоростью.

Химические соединения тория

Наиболее устойчивы производные высшей степени окисления тория +4. Соеди­нения низшей степени окисления в водных растворах не обнаружены. Для иоиов Th4+ в водных растворах характерна способность к образованию комплексных соединений. К наиболее важным соединениям тория, которые выделяются из вод­ных растворов, относятся:

Гидроксид тория Th(OH)4 - осаждается при рН = 3,5+3,6 в виде аморфного осадка. Произведение растворимости ~1040;

Нитрат тория - хорошо растворимая соль, выделяется в составе кристалло­гидрата Th(NOj)4 лН20(л = 5 или 6). Выше 160 С разлагается с образовани­ем ТЮ2;

Сульфат тория Th(SOj2 пН20 - умеренно растворим в воде, образует ма­лорастворимые двойные сульфаты с сульфатами щелочных металлов Ме2S04 " Thfcoj, /»Н,0;

Фторид тория ThF4 - осаждается с различным числом молекул воды, раство­римость в воде 1,7 " Ю-4 г/л. Соль малорастворима в минеральных кислотах;

Оксалат тория ThfCflJ " 6Н20 - практически нерастворим в воде и 3 - 4 н. растворах кислот. Соль растворяется в растворах оксалатов щелочных ме­таллов и аммония с образованием комплексных солей типа Afe4;

Основной карбонат ТНОСОЪ - 8НгО - малорастворим в воде, растворяется в растворах карбонатов щелочных металлов и аммония с образованием комплексов MejThfcO^j];

Фосфаты тория ТН3(Р04)4 4НгО и ThP207 2НгО - малорастворимые соли, вы­деляются из слабокислых растворов.

Химические соединения урана

В нейтральных и кислых растворах шестивалентный уран существует в виде иона уранила VO§+, окрашенного в желтый цвет. Из растворов в интервале рН = = 3,8+6,0 (в зависимости от концентрации урана) выделяется малорастворимый гидроксид уранила Ш2(ОН)2. К хорошо растворимым солям уранила относятся. нитрат U02(N0j)2, сульфат U02S04, хлорид Ш2С12, фторид U02F2, ацетат U02(CH3C00)2. Эти соли выделяются из растворов в виде кристаллогидратов с различным числом молекул воды.

Среди малорастворимых солей уранила, используемых в технологии, следует назвать оксалат ураиила UOjCjO^ фосфаты ураиила U02HP04 и (U02)2P207, ура - нилфосфат аммония NH4U02P04, уранилванадат натрия NaU02U04, ферроциаиид (U02)2.

Для иона уранила характерна склонность к образованию комплексных соеди­нений. Так, известны комплексы с ионами фтора типа ~, 3- и 4- нитратные комплексы 2~ сернокислые ком­плексы 4-, карбонатные комплексы }