Что такое ядерно-топливный цикл и каковы его основные типы?

Ядерно-топливным циклом (ЯТЦ) называ­ется совокупность устройств, производств и технологий, охватывающих всю цепочку об­ращения ядерного топлива - от добычи руды до утилизации облученного ядерного топли­ва. Термин «топливный цикл» указывает на тот факт, что отработавшее или облученное ядерное топливо (ОЯТ) после прохождения специальной переработки может использо­ваться повторно.

В упрощенном понимании ЯТЦ мож­но разделить на три стадии. Начальная ох­ватывает операции от добычи урановой руды до поставки изготовленных тепловыделяющих сборок на площадку АЭС. Да­лее следует стадия использования топлива в реакторе для выработки электроэнергии. За­ключительная стадия предполагает отправку облученного топлива в специальное хранилище или на завод по переработке ОЯТ.

Вариантов ЯТЦ, в принципе, может быть очень много - в зависимости от типа (или типов) реакторов, технологических связей, характера и значимости внутренних и внеш­них материальных и энергетических потоков и т. д. В некоторой аналогии планирование структуры ЯТЦ напоминает игру в конструктор «Лего» - комбинируя положение определен­ных элементов схемы, можно добиться ее кон­фигурации с заданными функциональными

свойствами.

Тип ЯТЦ, в общем, целиком определяется подходом к обращению с ОЯТ. В простейшем варианте ЯТЦ дальнейшее использование ОЯТ после его удаления из реактора вообще не предусматривается, оно отправляется на долгосрочное хранение, а в перспективе -на окончательное («вечное») захоронение. Такой цикл называется «открытым», или «ра зомкнутым» (см. схему на стр. 79), и в совре­менной атомной энергетике он является пре­обладающим. Его преимуществами является относительная простота и дешевизна, недо­статком - очень низкий уровень использова­ния природного урана.

Однако ОЯТ можно переработать на радиохимическом заводе, чтобы вновь использовать в качестве ядерного топлива невыгоревший уран-235 и образовавшийся в ядерном топливе при его облучении в ре­акторе плутоний. Такой вариант ЯТЦ назы­вается «замкнутым» (по урану или по урану

и плутонию).

В настоящее время в большинстве стран темпы наработки ОЯТ как по техническим, так и по экономическим причинам превос­ходят мощности по его радиохимической переработке. Поэтому большая часть ОЯТ после выгрузки из реактора и выдержки в пристанционном хранилище направляется на длительное (десятки лет и более) хранение для последующей переработки. Такой подход к организации ЯТЦ называется «отложенным решением». Он принят, в частности, и в России.