Отработавшее ядерное топливо. Мифы и реальность

В целях предотвращения распространения ядерных материалов, в первую очередь, плутония, выделяемого из отработавшего (облученного) ядерного топлива (ОЯТ) АЭС, США в 1978 г. призвали страны, развивающие атомную энергетику, отказаться от переработки такого топлива и ориентироваться на технологию захоронения ОЯТ. Однако, в силу финансовых проблем, ряд ведущих стран взяли курс на реализацию услуг по переработке ОЯТ других стран. К числу таких стран, прежде всего, относятся Великобритания, Франция и Япония, ориентирующиеся на создание топливного цикла атомной энергетики с учетом модернизации существующих и строительства новых перерабатывающих заводов в собственной стране. Наибольший объем услуг по переработке ОЯТ других стран в настоящее время осуществляют Франция и Великобритания. В этой связи, говоря о рынке услуг, уместно привести такие данные: за 30 лет мировая атомная энергетика использовала более 200 тысяч тонн ядерного топлива и при доле выработки электроэнергии на АЭС в мире, составляющей 17%, эта цифра ежегодно возрастает на 11 – 12 тысяч тонн.

Что представляет собой ОЯТ? Это можно пояснить на примере атомных водоводяных энергетических реакторов (ВВЭР). В их активной зоне устанавливаются тепловыделяющие сборки, представляющие собой единую конструкцию, в которой собраны несколько сот тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). ТВЭЛ – трубка из циркониевого сплава, заполненная таблетками из диоксида урана, герметично заваренная с обоих концов. После трех лет работы в реакторе тепловыделяющие сборки извлекают из активной зоны и устанавливают в бассейны выдержки, заполненные водой. Не менее чем через три года их перевозят в хранилища специальных перерабатывающих заводов. После использования в реакторе в одной тонне отработавшего топлива остается примерно 960 кг урана, накапливается около 10 кг плутония неоружейного качества и образуется около 30 кг осколочных радионуклидов (эти 30 кг и можно было бы называть радиоактивными отходами). В результате переработки ОЯТ в топливный цикл АЭС возвращается 97%

178 исходного материала – не только уран-235, уран-238, но и изотопы плутония (из этих

компонентов в мире уже изготавливаются тепловыделяющие сборки со смешанным уран-

плутониевым топливом, так называемым МОКС-топливом). При этом следует отметить, что

использование плутония как компонента топлива для АЭС весьма выгодно, поскольку один

грамм плутония по энергетической ценности эквивалентен двум тысячам кубометров газа

или одной тонне нефти, или трем тоннам угля. Таким образом, ОЯТ – это не радиоактивные

отходы, а высокопотенциальное энергетическое сырье. Кроме того, из отходов переработки

ОЯТ можно выделять препараты стронция, цезия, циркония, рутения, иттрия, из которых

изготовляются источники ионизирующего излучения, широко применяемые в самых

разнообразных областях человеческой деятельности (наука, космос, медицина,

промышленность, сельское хозяйство и т.д.).

Хотя в мире не выработана единая концепция обращения с ОЯТ, ведущие ядерные государства уже определили свою практику в этой области. Россия ориентируется на прием ОЯТ зарубежных АЭС для его переработки с предшествующим долговременным хранением в течение 20 – 40 лет. При этом объем принимаемого Россией зарубежного ОЯТ не превысит объема собственного ОЯТ. Проведенный анализ показывает, что за счет реализации услуг по хранению и последующей переработки ОЯТ в течение 15 лет Россией может быть получено не менее 20 млрд. долларов.

В России обращение с ОЯТ базируется на технологиях, реализующих следующие принципы:

- технологические стадии обращения должны максимально использовать естественные процессы спада активности и наиболее безопасные технологии выдержки ОЯТ (долговременное, в течение 20 – 40 лет, сухое хранение перед переработкой топлива);

- применение технологий переработки ОЯТ, минимизирующих радиоактивные отходы (РАО), подлежащие окончательному захоронению. Вместо захоронения ОЯТ, 98% которого составляют энергетически ценные соединения природных изотопов урана и плутония, осуществляется захоронение в десятки раз меньшие по радиологической и миграционной опасности количеств РАО;

- радиоактивность РАО, подлежащих окончательному захоронению, должна соответствовать активности добытой урановой руды (принцип радиационной эквивалентности захоронения).

В июле 2001 г. Государственная Дума приняла, а Президент России подписал пакет документов, которые определяют порядок обращения и ввоза отработавшего ядерного топлива иностранных государств.