Безопасная опасность. Хранение и переработка оят, производство изотопов Переработка оят

Освоение ядерной энергии повлекло за собой такое количество катастроф и человеческих жертв, что мы до сих пор не можем оценить перспективы развития атомной отрасли, положив на одну чашу весов ее очевидную экономическую выгоду, а на другую — не менее очевидную опасность. Хотя специалисты, убежденные в том, что альтернативы атомной энергетике нет, стараются сделать все, чтобы эту опасность минимизировать. Сегодня в мире на атомных электростанциях действуют 440 блоков, и большинство стран не собираются сворачивать свои ядерные программы. Однако не стоит забывать и о том, что кроме столь необходимой человечеству электроэнергии, АЭС производят еще и радиоактивные ядерные отходы… Их переработка и утилизация — одна из основных проблем, касающихся не только представителей атомной промышленности, но и экологов, и политиков, а по большому счету и каждого из нас. И для того чтобы хотя бы частично разобраться в этой проблеме, мы обратились к двум авторитетным, но достаточно полярным мнениям. Первое принадлежит Президенту Российского научного центра «Курчатовский институт», академику Евгению Павловичу Велихову, а второе — члену-корреспонденту РАН, вице-президенту Международного Географического Союза
Никите Федоровичу Глазовскому и доктору географических наук, ведущему научному сотруднику Института географии РАН Николаю Николаевичу Клюеву.

Что такое отработавшее ядерное топливо?

Если кратко, то это уран, поработавший в ядерном реакторе и содержащий радиоактивные продукты деления. Поэтому его называют также облученным, или выгоревшим, ядерным топливом. В общепринятом смысле топливо — это то, что горит, то есть дрова, уголь, нефть, газ. Горение — это химическая реакция соединения какого-либо вещества с окислителем (в приведенных примерах — углеводородных соединений с кислородом), протекающая с интенсивным выделением тепла. Именно горение применяют в технике для получения тепла в топках, печах и камерах сгорания двигателей. На этой «огневой» энергетике в основном и базируется современная цивилизация. Совсем по-другому «горит» ядерное топливо. Уран выделяет тепло в результате не химической, а физической реакции — деления, для протекания которой не требуется ни кислород, ни иной окислитель. При каждом акте деления тяжелого ядра урана-235, инициируемом поглощением медленного нейтрона, образуются 2, а иногда 3 более легких ядра и несколько быстрых нейтронов. Будучи положительно заряженными, эти ядра с огромными скоростями разлетаются в разные стороны и, сталкиваясь с окружающими атомами, передают им свою кинетическую энергию, то есть нагревают вещество. Существует два типа отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Первый — природная смесь изотопов урана, которая длительно облучалась в промышленном реакторе с целью накопления оружейного плутония. Второй — тепловыделяющие сборки энергетических реакторов, содержащие ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы) из обогащенного урана, выгорание которого достигло технологического предела из-за накопления продуктов деления.

ОЯТ всегда содержит три компонента:
. Невыгоревший уран
. Продукты деления урана
. Трансурановые элементы

Отработавшим, или облученным, ядерным топливом принято называть уран, побывавший в ядерном реакторе и прошедший реакцию деления. Собственно, отработавшее ядерное топливо содержит разнообразные продукты деления, а также значительное количество невыгоревшего урана. Одна из основных проблем в обращении с ОЯТ состоит в том, что оно представляет собой смесь различных веществ, часть из которых еще может принести пользу, а часть уже не пригодна для использования. Здесь возникает достаточно широкое поле для дискуссии — можно ли считать ОЯТ радиоактивными отходами (РАО) или нет?

Чем ОЯТ отличается от «свежего» ядерного топлива?

«Свежим» называют ядерное топливо до загрузки его в реактор, отработавшим — то же топливо, но после облучения. Главное отличие ОЯТ от «свежего» топлива — огромная радиоактивность, обусловленная накопленными продуктами деления. Для «свежего» ядерного топлива характерна очень малая радиоактивность. Настолько слабая, что при изготовлении блочков из литого естественного урана нет необходимости использовать противорадиационную защиту персонала. У нас в Курчатовском институте экскурсантам, которые посещают первый в Европе и Азии экспериментальный реактор Ф-1 (кстати, успешно работающий с 1946 года), даже дают подержать один из таких блочков в руках, не опасаясь какого-либо облучения. Правда, предупреждают: «Осторожно!» Но за этим предупреждением вместо ожидаемого почти каждым гостем слова «радиация!» следует «не уроните!» При плотности около 18 г/см 3 небольшой по размерам, удобно умещающийся в ладони блочок неожиданно массивен (его вес при диаметре 35 мм и высоте 100 мм составляет 1,7 кг). А вот ОЯТ, напротив, — один из самых радиационно-опасных объектов ядерного топливного цикла. Даже кратковременное пребывание человека вблизи ОЯТ, выгруженного из ядерного реактора, неизбежно сопровождается очень высокими дозами облучения. Поэтому любые операции с ОЯТ осуществляют только дистанционно, с использованием мощной экранирующей защиты от проникающих ионизирующих излучений.

Отличий у «свежего» и отработавшего ядерного топлива немало. Но в контексте обсуждаемой темы главным представляется то, что топливо, не побывавшее в реакторе, конечно, обладает радиоактивностью, но ее уровень относительно низок. Его опасность для окружающей среды и здоровья человека несопоставимо мала по сравнению с отработавшим ядерным топливом, радиоактивность которого огромна и может нанести чрезвычайно серьезный ущерб природе, а также представляет прямую угрозу здоровью и жизни людей.

Здесь необходимо подчеркнуть, что при обращении с ОЯТ мы имеем дело с очень опасным веществом, и любая аварийная ситуация или нарушение технологии в ходе его переработки неминуемо приведут к самым тяжелым последствиям. Поэтому при решении вопроса о целесообразности ввоза ОЯТ из-за рубежа и оценке финансовых выгод от этого предприятия было бы правильным учитывать в том числе и возможные экономические потери в случае какой-либо нештатной ситуации.

Есть в обсуждаемой проблеме один весьма неожиданный аспект, на который мало обращают внимание. Это появление новых изотопов, которых вообще нет в природе. «Свежий» уран, не побывавший в реакторе, содержится в земной коре. Реакция биосферы на увеличение или уменьшение его количества в целом изучена. Но ведь во время ядерного синтеза, происходящего в реакторе, возникают трансурановые элементы и искусственные изотопы обычных веществ — это, на мой взгляд, одна из самых больших проблем ядерной энергетики, да и не только ее. Перед современным человечеством в полный рост встает вопрос о загрязнении биосферы теми элементами и химическими соединениями, которых в ней никогда не было. Поясню свою мысль: раньше на улицах городов для борьбы с гололедом разбрасывали соль. Из-за этого гибла растительность, но особого загрязнения биосферы в целом не происходило, потому что и натрий, и хлор (из которых состоит поваренная соль) — одни из самых распространенных элементов земной коры. Некоторое перераспределение этих веществ, в общем, не трагично, хотя и может вызвать весьма негативные последствия для данного конкретного скверика. Совсем иное дело, когда начинают накапливаться совершенно новые химические элементы и вещества, которые встречаются в природе в предельно малых количествах. Что в этом случае будет происходить, никто просто не знает, потому что у нас еще нет соответствующего опыта. Мне представляется, что проблема новых изотопов и химических соединений, возможно, даже более серьезная, чем проблема радиоактивного загрязнения, о котором наши знания за последнее время существенно расширились. При этом проведение хотя бы двухэтапного тестирования того или иного вещества стоит очень дорого, из-за чего значительная часть вновь появляющихся соединений вообще никак не оценена с экологической точки зрения.

Чем ОЯТ отличается от радиоактивных отходов (РАО)?

Прежде всего тем, что ОЯТ — это ценный продукт, содержащий 2 полезных компонента — невыгоревший уран и трансурановые элементы. Кроме того, среди продуктов деления содержатся радионуклиды (радиоактивные изотопы), которые можно с успехом применять в промышленности, медицине, а так-же в научных исследованиях. После того как из ОЯТ, которое представляет собой неразделенную смесь полезных и ненужных продуктов, выделяют как минимум два полезных компонента, невыгоревший уран и трансурановые элементы, включая плутоний, остаток превращается в особую разновидность РАО — отходы высокой удельной активности.

Понятие «отработавшее ядерное топливо» ядерщики предлагают не смешивать с понятием «радиоактивные отходы». В принципе основания для такого
разделения есть — ОЯТ содержит различные элементы, которые можно использовать повторно, в том числе и для производства энергии. Отходы же — это то, чему нельзя найти применение. И все же нужно сказать, что между этими понятиями существует весьма тонкая грань. Есть такое выражение, что отходы — это те же природные ресурсы, только не в том месте, не в то время и не в том количестве. Само понятие «отходы» — весьма относительно и зависит от множества условий. Так, сколько бы полезных компонентов отходы ни содержали, если затраты на их извлечение слишком велики, то отходы так и останутся отходами.

Кроме того, нужно сказать, что некоторые реакторы, по сути, работают на производство отходов, например создавая оружейный плутоний. В таких реакторах образуются те изотопы, которые потом можно использовать в ядерном оружии, и в данном случае производство энергии — это побочный процесс, а основной — производство отходов (если выпуск ядерного оружия прекращен). Если же производство ядерного оружия продолжится или плутоний станут использовать как топливо для АЭС, то продукция таких реакторов автоматически перестанет быть отходами.

Когда возникла проблема обращения с ОЯТ?

В полный рост эта проблема встала в период создания отечественного ядерного оружия в конце 1940-х годов. Она была успешно разрешена в результате проектирования и сооружения первого в нашей стране радиохимического завода (РХЗ) большой производительности на Урале, в городе Челябинск-40, на базе № 10, известной теперь как комбинат «Маяк». Исходная задача комбината состояла в получении оружейного плутония, но вся цепочка химических реакций, отделяющих разные элементы друг от друга, естественно, пригодна и для переработки ОЯТ с атомных электростанций. По сходной схеме работают и другие отечественные РХЗ на Сибирском и Горно-химическом комбинатах — в городах Томск-7 (СХК) и Красноярск-26 (ГХК). Такую же задачу решали РХЗ в США, Великобритании, Франции и Китае.

С большой долей вероятности можно предположить, что аналогичные радио-химические установки небольшой мощности были использованы Индией и Пакистаном при получении плутония для национальных ядерных зарядов. В настоящее время крупной производительностью отличаются английский РХЗ фирмы BNFL (Селлафилд), находящийся на берегу внутреннего Ирландского моря, и французский — фирмы Cogema на мысе Аг, в проливе Ла-Манш.

По мере свертывания ядерных оружейных программ и роста числа АЭС радиохимические заводы все больше переориентировались на переработку ОЯТ энергетических реакторов. В частности, наш первый РХЗ в Челябинске-40 был модернизирован для этой цели и с тех пор носит новое название «РТ-1». Строившийся до развала Советского Союза второй завод — «РТ-2» законсервирован.

США избрали стратегию отсроченной (на 50—70 лет) утилизации выгруженного и выгружаемого из 107 американских АЭС ядерного топлива, приступив к сооружению глубинного федерального хранилища ОЯТ, рассматриваемого как стратегический государственный запас.

Вскоре после того, как было создано ядерное оружие, появились и сложности с утилизацией радио-активных материалов — отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Таким образом, обсуждаемой сейчас проблеме без малого шесть десятков лет. В общественном сознании укоренился стереотип, что ядерная энергетика — это что-то страшное и, безусловно,
вредное.

В связи с этим приходит вот какая мысль: вообще говоря, большинство всех технологических процессов разрабатывалось без учета того, как они будут влиять на природную среду. Но вот как раз в период создания ядерной энергетики, когда появилось осознание угрозы, исходящей от объектов атомной отрасли, вопросам безопасности старались уделять большое внимание. Другое дело, что соображения безопасности нередко (особенно в первые годы ядерной энергетики) приносились в жертву экономической и политической целесообразности. Кроме того, изначально не были продуманы важнейшие вопросы, которые казались второстепенными.

Как утилизировать радиоактивные отходы, что делать с отработавшим ядерным топливом, можно ли демонтировать устаревшие атомные станции, как замкнуть ядерный топливный цикл?

Все эти «неудобные» вопросы предпочитали не замечать, а их решение откладывать на потом. Проблема обращения с ОЯТ ныне так остра во многом именно потому, что аккумулировалась десятилетиями. И по большому счету, традиция принимать решения, не думая о завтрашнем дне, сохранилась и по сей день.

Почему другие страны не строят заводы для переработки ОЯТ?

Переработка ОЯТ, поступающего с АЭС, — очевидное будущее всех государств, развивающих ядерную энергетику. Такое «замыкание» ядерного топливного цикла (ЯТЦ) экономически целесообразно по ряду причин. Прежде всего значительно (на 1/6 часть) сокращаются потребности в природном уране как за счет возврата 235-го изотопа урана, не сгоревшего в реакторе, так и в результате образования нового ядерного горючего — плутония. Как источник тепловой энергии 1 грамм плутония, кстати, эквивалентен примерно 1 тонне нефти. Переработанные ОЯТ можно использовать для производства ТВЭЛов, в том числе на основе смеси оксидов урана и плутония (так называемого МОХ-топлива). Помимо экономических преимуществ замыкание ЯТЦ снижает опасность распространения ядерного оружия из-за «сжигания» образующегося плутония, который в открытом цикле необходимо хранить под крайне жестким контролем. Хотя в мире накоплено около 240 тыс. тонн ОЯТ, переработано только 85 тыс. тонн. Из 30 государств, развивающих ядерную энергетику, только Великобритания, Франция и Россия построили и эксплуатируют РХЗ для переработки ОЯТ с АЭС. Это также обусловлено экономическими причинами, поскольку сооружение РХЗ экономически целесообразно лишь при годовой производительности 1 500 т ОЯТ, для чего необходимо эксплуатировать около 50 крупных АЭС. Поэтому Япония, в которой уже действуют 54 АЭС, вырабатывающие 1/3 всей электроэнергии, тоже приступила к сооружению РХЗ и планирует ввести его в строй через 2—3 года. В то же время необходимость переработки ОЯТ побудила владельцев многих АЭС искать предпринимателей, готовых взяться за эту работу. Возникшую нишу заполнили уже упоминавшиеся английский и французский радиохимические заводы. Они в течение нескольких десятилетий по долгосрочным контрактам перерабатывают ОЯТ с АЭС Бельгии, Германии, Швейцарии, Японии и других стран. Непременное условие таких контрактов — возврат всех трех перечисленных ранее компонентов ОЯТ (в том числе отходов высокой удельной активности) в страну — поставщика этого топлива. Кстати, отметим, что в соответствии с ранее заключенными международными соглашениями Россия также перерабатывала ОЯТ, которое поступало с АЭС, построенных по советским проектам в Болгарии, Венгрии, ГДР, Финляндии, Чехословакии и загружавшихся «свежим» ядерным топливом по поставкам из СССР и России. В настоящее время такие операции выполняются для ОЯТ с АЭС в Армении, Болгарии и Украине. Снижение порога ядерного противостояния сопровождается снижением загрузки перерабатывающих предприятий как у нас, так и за рубежом. Освобождающиеся мощности РХЗ целесообразно использовать для переработки ОЯТ из зарубежных стран. Законодательно закрепленная теперь инициатива Минатома РФ — попытка выступить конкурентом на этом высокоприбыльном рынке.

Дело в том, что проектирование, строительство и функционирование радиохимического предприятия экономически оправдано только для государств с развитой самостоятельной ядерной энергетикой. К тому же страна, решившая построить радиохимический завод, должна обладать соответствующими технологиями и высококвалифицированным персоналом. В России все это есть.

Именно поэтому и удалось «протолкнуть» закон о ввозе зарубежного отработавшего ядерного топлива. Однако не следует забывать, что как раз на радиохимические заводы приходится львиная доля той радиоактивности, источником которой является вся ядерная отрасль. И решившись перерабатывать у себя чужое ОЯТ, мы должны понимать, что значительную часть радиоактивности мы оставляем себе. Пока радиохимические заводы кроме России работают во Франции и Великобритании. США придерживаются так называемого отложенного решения — предпочитая консервировать свое ОЯТ в специальных хранилищах, чтобы в будущем либо заняться его переработкой, либо произвести окончательное захоронение. Опытный завод по переработке ОЯТ есть в Японии, но его мощности невелики, и эта страна в основном пользуется услугами европейских компаний.

Как осуществляют перевозки ОЯТ?

Проблема транспортировки ОЯТ, которая существует со времени строительства РХЗ для целей выделения плутония как ядерной взрывчатки, обострилась после сооружения первых АЭС. Ведь промышленные реакторы и РХЗ находятся на одной площадке или вблизи друг от друга (например, в Челябинске-40 их разделяют всего 2 км), тогда как АЭС строили в регионах, остро нуждающихся в электроэнергии и удаленных от РХЗ на многие тысячи километров. При перевозках ОЯТ с площадок АЭС следовало решить 3 задачи: обеспечить радиационную безопасность персонала и населения (в том числе при аварийных ситуациях), исключить перегрев ОЯТ во время транспортировки и принять меры против попыток хищения топлива злоумышленниками. Это было сделано в результате разработки массивных защитных контейнеров из таких поглощающих радиацию материалов, как чугун, сталь и бетон, которые снижают интенсивность излучения до допустимых пределов, и специализированных вагон-контейнерных поездов. Ежегодно по дорогам России проходит 30 транспортов с радиационно опасными грузами, и пока не было зафиксировано ни одной аварии. В США для перевозок контейнеров с ОЯТ используют преимущественно автотрейлеры большой грузоподъемности. В Швеции, где большая часть АЭС находится на берегу Балтийского моря, для этой цели разработаны и построены специализированные суда. Транспортировку ОЯТ из японских АЭС на перерабатывающие заводы Великобритании и Франции также осуществляют морским путем. За 50 лет транспортировки ОЯТ и других источников ионизирующих излучений большой активности (в частности, используемых в радиотерапии злокачественных заболеваний) не было ни единого случая аварий с какими-либо радиационными последствиями, хотя в мире уже осуществлено более 1 млн. таких перевозок.

Как у нас в стране, так и за рубежом основные перевозки ОЯТ производят в специальных железнодорожных вагонах, а также на спроектированных для этих целей морских судах. И железнодорожные, и морские перевозки ОЯТ обязательно осуществляются под контролем охраны, а сами контейнеры выдерживают большие внешние нагрузки. Ядерщики утверждают, что транспортировка ОЯТ в таких условиях абсолютно безопасна и никаких инцидентов никогда не было. Однако эта сфера является абсолютно секретной, и мы не можем говорить, что обладаем полной информацией по данному вопросу. Кроме того, в свете последних событий в мире с точки зрения террористической угрозы перевозка ОЯТ, конечно, становится весьма небезопасным предприятием.

К сказанному необходимо добавить, что, во всяком случае, при перевозке радиоактивных отходов аварии случались, а ведь такие транспортировки, надо полагать, тоже сопровождались повышенными мерами безопасности. И еще: несмотря на режим секретности, маршруты следования поездов и морских судов периодически становятся достоянием гласности, чему мы бываем свидетелями, наблюдая за протестами «зеленых». Так что проблема транспортировки ОЯТ, безусловно, имеется, хотя нас и пытаются убедить в обратном.

Чем переработка ОЯТ грозит экологической ситуации?

Эксплуатация отечественного РХЗ в начальные годы его работы сопровождалась чрезмерным радиационным воздействием не только на персонал, но и на окружающую среду. При создании проекта этого уникального промышленного предприятия опереться на какой-либо опыт не было возможности. И хотя на комбинате были предусмотрены и сооружены хранилища радиоактивных отходов, многочисленные аварийные ситуации, особенно в первый период его работы, быстро привели к их переполнению. Уже в 1949 году поставленную в техническом задании на проектирование РХЗ задачу очистки сбросов в гидросеть, в частности в реку Теча, пришлось снять с повестки дня — создание такой системы существенно затягивало работы по получению плутония для первой советской атомной бомбы. Один из ветеранов Минатома, А.К. Круглов, в своей книге «Как создавалась атомная промышленность СССР» пишет, что «к концу 1949 г. нужно было выбирать: либо продолжать нарабатывать плутоний, либо остановить завод, прекратив сбросы радиоактивных вод в реку Теча. Решение было принято. Наработка плутония продолжалась. Специальная комиссия одобрила предложение комбината, поддержанное Минздравом СССР, об использовании бессточного озера Карачай для сброса радиоактивных растворов. Из-за загрязнения реки и прибрежной территории радиационному воздействию подверглись 124 тыс. человек, проживающих в районе поймы реки в Челябинской и Курганской областях. Большие дозы облучения (до 170 бэр) получили 28 тыс. чел. Было зарегистрировано 935 случаев заболеваний хронической лучевой болезнью. Пришлось отселить около 8 тыс. человек из 21 населенного пункта».

Конечно, сегодня ситуация далека от той, что была характерна для эпохи гонки ядерных вооружений. Десятилетия работ по снижению объемов и активности образующихся отходов, создание и совершенствование методов и средств очистки жидких и улавливания газообразных радиоактивных веществ, оптимизации сроков выдержки выгруженного ОЯТ не прошли даром. В настоящее время выбросы и сбросы радионуклидов с РХЗ не превышают допустимых величин, устанавливаемых независимыми от Минатома России контрольными и надзорными органами, автоматизированные системы радиометрического и спектрометрического контроля позволяют быстро отсечь недопустимые сбросы, направив их в дополнительно созданные хранилища, либо снизить производительность комбината. Опыт работы «мокрого» хранилища ОЯТ на Красноярском ГХК показывает, что в выбросах обнаруживается только Cs-137, концентрация которого в 250 раз ниже допустимой, установленной Минздравом России в соответствии с международными рекомендациями. Заслуживает упоминания, что в Великобритании и Франции жидкие отходы РХЗ продолжают сливать в море, что приводит к повышенным концентрациям техногенных радионуклидов не только вблизи мест сбросов в Ирландском море и в проливе Ла-Манш, но и за тысячи километров от них. В частности, сбросы английского РХЗ являются главным источником поступления таких долгоживущих радионуклидов, как Sr-90 и Cs-137 с периодами полураспада 28 и 30 лет, в Северное, Норвежское, Баренцево, Карское и даже Белое моря. В соответствии с решением стран — участниц Лондонской конвенции планируется прекратить такие сбросы в моря к 2018 году. В нашей стране сливы жидких радиоактивных отходов (в основном от эксплуатации атомных подводных лодок) были прекращены в 1993 году.

Радиоэкологические проблемы переработки ОЯТ с использованием современных технологий и накопленного опыта в основном решены. Конечно, сказанное не относится к тяжелой задаче реабилитации радиоактивно-загрязненных районов, особенно вблизи комбината «Маяк», в частности озера Карачай и Теченского каскада водоемов и территорий, пострадавших от аварии в 1986 году на Чернобыльской АЭС. Это потребует многих лет работы и многомиллиардных затрат. Для оценки их масштаба стоит указать, что в США для проведения аналогичных работ выделяется по 2 млрд. долларов ежегодно. В соответствии с недавно принятым законом «О специальных экологических программах» именно на цели реабилитации и возвращения к нормальной жизни обширных регионов, выведенных ранее из использования в народном хозяйстве, и пойдут средства, которые выручит Минатом от переработки ОЯТ с зарубежных АЭС. По оценкам, сделанным на основе опыта, накопленного в нашей стране и за рубежом, переработка и хранение 20 тыс. тонн ОЯТ приводит к увеличению дозы облучения персонала РХЗ и населения ближайшей области всего на 1% в сравнении с получаемой от природных источников радиации (эта добавка в 10 раз меньше того облучения, которое мы ежегодно получаем в медицинских учреждениях). Сегодня переработка ОЯТ не вызывает чрезмерного радиационного воздействия на персонал ядерно-химических предприятий и население страны.

Оценка столь серьезных и опасных производств должна делаться еще на стадии проектирования. Ранее наиболее действенным и реальным был институт экологической экспертизы. Сейчас, увы, позиции государственной экспертизы во многом утрачены, и немалая часть недоброкачественных в экологическом смысле проектов тем не менее реализуется. Поэтому уверенности в том, что весь цикл переработки ОЯТ находится под жестким экологическим контролем, нет. Если же говорить о недавно принятом законе, разрешающем ввоз из-за рубежа и переработку ОЯТ на наших РХЗ, то, полагаю, та поспешность и та атмосфера, в которой принималось это решение, не добавляет нам уверенности в его экологической безупречности.

При обсуждении этого закона было много разговоров о том, что наша страна при реализации данного проекта получит значительные средства, за счет которых можно будет решить многие экологические проблемы. Но пока ни ОЯТ, ни деньги из-за рубежа не поступали, поэтому сказать, как на самом деле будет реализовываться принятый закон на практике, нельзя. Топливо, поступающее на переработку сейчас, — этот тот уран, который мы поставляли на АЭС, построенные за границей и который мы обязаны забирать после отработки. Поэтому на сегодняшний день никаких «ядерных» денег у нас нет, а следовательно, и о решении экологических проблем за счет этих средств говорить не приходится. Хотя нельзя не учитывать и того, что у России не так много конкурентоспособных «высоких» технологий мирового уровня. Технология переработки ОЯТ— одна из них. Развитие производств ядерного топливного цикла, в том числе радиохимических, обогащает технологическую культуру всего общества, ибо требует новых материалов, высококвалифицированных специалистов и так далее. Россия — ядерная держава (здесь нет оценок — хорошо это или плохо, это — факт), у нас накоплено радиоактивных веществ суммарной активностью более 4 млрд. Ku (Кюри). Поведение этих веществ придется контролировать тысячелетиями, если мы не научимся их перерабатывать, утилизировать. Уже в силу этого Россия намертво привязана к ядерной энергетике. Поэтому ядерно-энергетический потенциал страны необходимо поддерживать (хотя и вовсе не обязательно за счет переработки ОЯТ).

Каковы перспективы переработки ОЯТ?

Конечно, в период гонки ядерных вооружений переработка ОЯТ велась по политическим, даже геополитическим, причинам — без РХЗ наша страна не смогла бы обеспечить стратегического паритета с США в «холодной войне». Выполнение поставленной задачи изготовления и испытания первой советской атомной бомбы в исключительно короткие сроки сопровождалось вынужденными решениями. Одно из них — крайне высокие дозы облучения персонала отечественного РХЗ. По данным, опубликованным в 1990-е годы (до того времени они были секретными), при допустимом тогда пределе 30 бэр в год индивидуальные дозы в 1948—1958 годах составляли: для дозиметристов — около 150 бэр, для основного персонала технологических цехов — от 170 до 270 бэр. Последняя величина более чем в 100 раз превышает современную допустимую радиационную нагрузку для профессионалов! Такие высокие уровни облучения не могли не сказаться на здоровье людей. Лучевые заболевания были диагностированы у 3 444 сотрудников РХЗ. К счастью, эти мрачные страницы уже далеко позади. По мере совершенствования технологии, улучшения средств автоматизированного контроля и защиты, систем дозиметрии и радиационной безопасности условия труда при переработке ОЯТ приблизились к допустимым, не вызывающим опасений за состояние здоровья.

Дальнейшие работы по совершенствованию переработки ОЯТ продолжаются. Особое внимание в этой сфере уделяют методам снижения суммарной активности отходов. Здесь перспективным представляется способ «выжигания» вредных компонентов путем дополнительного облучения и превращения (трансмутации) долгоживущих радионуклидов в более короткоживущие. Такие научно-исследовательские работы по многолетним программам ведутся во Франции, Японии и в России в рамках Федеральной целевой программы обращения с ОЯТ и радиоактивными отходами. Не меньшее внимание привлекают способы отверждения жидких отходов высокой удельной активности (ОВУА), которые многие годы хранят в баках из нержавеющей стали. Жидкие ОВУА ныне эффективно остекловывают как в нашей стране, так и за рубежом, и это резко снижает опасность миграции долгоживущих радионуклидов из временных хранилищ. В Курчатовском институте совместно с МосНПО «Радон» создан способ плазменной переработки радиоактивных отходов, резко снижающий их объем (но не активность!) и существенно удешевляющий последующее хранение. Разрабатываются также новые способы антикоррозионной защиты химических реакторов и их дезактивации, совершенствуются методы улавливания газов и аэрозолей (особенно радиоактивного йода), изучаются возможности фторидной технологии переработки ОЯТ, практически исключающей образование жидких РАО. Снижаются выбросы и сбросы радиоактивных веществ в окружающую среду.

На мой взгляд, перспективы переработки ОЯТ зависят от ответа на несколько очень важных вопросов. Один из главных — насколько экономически эффективна как сама переработка, так и ядерная отрасль в целом. Проще говоря, сколько стоит весь цикл производства, начиная от разработки месторождения и кончая переработкой и захоронением радиоактивных материалов? К сожалению, таких достоверных данных нет. Все цифры, которые мы имеем на сегодняшний день, весьма неполны, а в некоторых случаях — фальсифицированы. Если посчитать собственно стоимость работы АЭС, то получается, что во многих случаях это рентабельное производство. Беда в том, что полностью ядерный топливный цикл не просчитан. А имеющиеся расчеты показывают, что практически все виды производства электроэнергии требуют примерно одинаковых затрат. В последнее время удалось существенно приблизить к рентабельности даже ветровые и солнечные установки. И тут возникает проблема оценки риска дальнейшего развития атомной энергетики.

Если мы готовы к тому, что примерно раз в столетие на атомных станциях возможна серьезная авария, значит, мы сознательно принимаем такой риск.

Таким образом, мы подошли еще к одному первостепенному вопросу ядерной энергетики — безопасности функционирования отрасли. Каким бы способом мы ни перерабатывали ОЯТ, все равно при этом образуется определенное количество веществ, которые в силу чрезвычайно высокой радиоактивности должны быть очень надежно спрятаны. Так, например, хранилища жидких отходов на многих АЭС близки к заполнению. Хуже всего обстоят дела на Курской АЭС — там почти не осталось места для жидких отходов. Поэтому прежде всего нужно понять, есть ли у атомщиков стратегия переработки ОЯТ и захоронения отходов. Пока такой четкой, предельно ясной стратегии не видно. Во всяком случае, те способы захоронения, которыми пользуются сегодня, довольно опасны. И мы сейчас закладываем бомбу замедленного действия если не для себя, то для наших потомков. Следовательно, перспективы переработки ОЯТ зависят от экономической эффективности ядерной энергетики, правильной оценки допустимой степени риска, которую несет в себе эта отрасль, и возможности безопасного захоронения радиоактивных отходов. Учтя все это, нужно принять решение о приоритетном способе добычи энергии. Станет ли таким приоритетом ядерная энергетика — большой вопрос. Но, конечно, подобное решение не может и не должно приниматься в одночасье. Тем более что время для дискуссии есть. Ведь только разведанных запасов нефти хватит примерно на 100 лет, газа — на 70—150, угля — на 500, если, конечно, не будет существенного скачка энергопотребления. В чем я убежден совершенно, так это в том, что просто жизненно необходимо активизировать поиски новых источников энергии и развивать энергосберегающие технологии. Для России энергосбережение на ближайшую перспективу — главная задача. Ведь если посчитать, какой объем ВВП (внутреннего валового продукта) в денежном эквиваленте производится на джоуль энергии, то окажется, что в России этот показатель в 6—7 раз меньше, чем в Западной Европе, то есть эффективность очень низкая и резервы тут огромны.

Если говорить о чисто технической стороне вопроса, то приходится констатировать, что на сегодняшний день каких-то принципиально новых отработанных технологий в области переработки ОЯТ нет. В ряде стран только начинает разрабатываться абсолютно новая — трансмутационная — технология, позволяющая под воздействием излучения превращать долгоживущие радионуклиды в короткоживущие, которые можно считать более безопасными. Наиболее привлекательным выглядит активно обсуждаемое в последнее время создание замкнутого цикла — когда отработавшее топливо используется повторно как энергоноситель. Тем не менее полностью замкнуть ядерный топливный цикл нельзя, но минимизировать количество отходов можно, и это первейшая задача. И тут уже возникает проблема материальных затрат на эти мероприятия — не превысят ли эти расходы выгоды от использования ядерной энергии?

Население планеты, как и его потребность в энергии, с каждым годом только растет, вместе с ценами на газ и нефть, переработка которых, кстати, имеет свои печальные и необратимые последствия для экологии земли. И атомная энергетика на сегодняшний день не имеет достойной альтернативы ни по таким параметрам, как рентабельность, ни по таким, как способность обеспечивать мировые энергетические потребности.

Не смотря на то, что звучат подобные утверждения весьма абстрактно, на практике, отказ от атомной энергии будет означать резкое подорожание таких необходимых для каждого вещей, как продукты питания, одежда, лекарства, удобная бытовая техника, образование, медицина, возможность свободно передвигаться по миру и очень многое другое. В такой ситуации наилучшее решение – направить усилия на то, чтобы сделать атомную энергию максимально безопасной и эффективной.

Не каждому известен такой факт: свежее ядерное топливо не представляет для человека никакой опасности. До повсеместного введения автоматизации производства, топливные таблетки диоксида урана забивали в стержни сборки вручную. Радиоактивность топлива возрастает в несколько миллионов раз после облучения в ядерном реакторе. Именно в этот момент оно становится опасным для человека и окружающей среды.

Как и любое производство, атомные электростанции образуют отходы. При этом, количество производимых АЭС отходов, по сравнению с другими отраслями промышленности значительно меньше, но из-за своей высокой опасности для окружающей среды, они требуют специального обращения. И тут необходимо уточнить некоторую путаницу между понятиями РАО (радиоактивные отходы) и ОЯТ (отработанное ядерное топливо), которая часто возникает в средствах массовой информации.

По российской классификации, под ОЯТ понимаются использованные топливные элементы, извлеченные из реактора. Проследим путь, по которому добываемый на рудниках природный уран превращается в ОЯТ. Как мы знаем, природный уран состоит из изотопов уран-235 и уран-238. Современные атомные станции работают на уране - 235. Но из-за низкого содержания 235 изотопа (всего 0,7%), для использования в качестве ядерного топлива, извлеченный из недр земли уран приходится обогащать до нескольких единиц процентов. Уран, используемый в реакторах, помещают в тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ), из которых собираются тепловыделяющие сборки в виде шестигранных стержней. Их и погружают в реактор до достижения критической массы. Перед запуском реактора, топливные стержни содержат 95% урана-238 и 5% урана-235. В результате работы реактора, на месте урана-235, возникают продукты деления – радиоактивные изотопы. Стержни извлекают, но уже в качестве отработанного ядерного топлива.

ОЯТ имеет богатый ресурсный потенциал. Во-первых, радиоизотопы отработанного топлива, которые можно химически извлечь, имеют широкое применение для медицинских и научных целей. И не только для медицинских – металлы платиновой группы, образующиеся в реакторе при делении урана, оказываются дешевле, чем те же металлы, полученные из руды. Во-вторых, в отработанном топливе содержится уран-238, который во всем мире рассматривается в качестве основного топливного элемента атомных станций будущего. Таким образом, переработанные ОЯТ становятся не только богатейшим источником для получения свежего ядерного топлива, но и решают экологические проблемы урановых месторождений: нет смысла разрабатывать урановые рудники, ведь уже на данный момент в России накоплено 22 тысячи тонн ОЯТ. При этом содержание в ОЯТ радиоактивных элементов, которые не подлежат переработке и нуждаются в надежном изолировании от окружающей среды, составляет всего 3%. Для справки: переработка 50 тонн отработанного ядерного топлива позволяет сэкономить 1,6 миллиардов кубометров природного газа или 1,2 миллиона тонн нефти.

Радиоактивные отходы (РАО) также содержат радиоизотопы. Разница заключается в том, что извлечь их не представляется возможным, либо затраты по их извлечению экономически не целесообразны. В данный момент, в зависимости от типа РАО, существует несколько способов обращения с радиоактивными отходами. Последовательность действий такова: для начала, снижается объем радиоактивных отходов. При этом для твердых РАО используется прессование или сжигание, для жидких – коагуляция и упаривание, переработка через механические или ионообменные фильтры. После обработки с использованием специальных тканевых или волоконных фильтров, уменьшается объем газообразных РАО. Следующий этап – иммобилизация, то есть помещение РАО в прочную матрицу из цемента, битума, стекла, керамики или других материалов, которые снижают вероятность выхода РАО в окружающую среду. Образовавшиеся массы помещают в специальные контейнеры и далее в хранилище. Заключительный этап – перемещение контейнеров с РАО в могильник.

По мнению ученых, наиболее эффективный на сегодня способ захоронения РАО – в стабильных геологических формациях земной коры. Такой способ обеспечивает эффективный изоляционный барьер на период от десятков тысяч до миллиона лет. Опубликованные в электронном бюллетене Европейского атомного общества результаты совместных исследований лаборатории Subatech во Франции и исследовательского центра SCK-CEN в Бельгии показали, что период, в течение которого блоки с ядерными отходами могут сохранить свою целостность, превышает 100 тысяч лет. К такому выводу пришли исследователи после произведения вероятностных оценок возможного растворения захороненных ядерных отходов открытого и замкнутого топливных циклов в течение различных периодов времени.

На состоявшейся недавно в Москве международной научно-практической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», также обсуждались насущные проблемы обращения с ОЯТ. В России на сегодняшний день хранением и переработкой ОЯТ занимается производственное объединение «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область) и Горно-химический комбинат (г. Железногорск, Красноярский край), которые входят в состав комплекса ядерной и радиационной безопасности Госкорпорации «Росатом». Советник Госкорпорации «Росатом» И.В. Гусаков-Станюкович рассказал о ведомственной «Программе создания инфраструктуры и обращения с ОЯТ на 2011-2020 годы и на период до 2030 года». По его словам, сегодня из имеющихся 22000 тонн ОЯТ, большая часть находится на атомных станциях. При этом количество, которое вывозится на хранение в течение года, меньше, чем успевает вырабатывать за это время АЭС. И если ОЯТ с тех станций, на которых используются реакторы типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) перевозится на хранение на ФГУП «ГХК» или на переработку на ФГУП «ПО «Маяк», то главная проблема настоящего момента - это отработанное топливо реакторов РБМК (реактор большой мощности канальный), количество которого составляет 12,5 тысяч тонн. Недавно начало функционировать сухое хранилище ОЯТ РБМК на Горно-химическом комбинате, и весной 2012 года туда прибыл первый состав с ОЯТ Ленинградской АЭС. В дальнейшем, кондиционное ОЯТ с Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС будет направляться на ГХК, некондиционное ОЯТ – на ПО «Маяк».

Реализация программы создания инфраструктуры и обращения с ОЯТ, к 2018 году позволит увеличить объем ежегодного вывоза ОЯТ с площадок АЭС, который превысит ежегодную наработку отработанного ядерного топлива в 1,5 раза. А к 2030 году все 100% ОЯТ реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000 будут размещены для длительного централизованного хранения на площадке ГХК, после чего основной специализацией ГХК станет производство МОКС-топлива. Что касается планов на ОЯТ реакторов ВВЭР-440 и БН-600, а также транспортных и исследовательских реакторов – переработкой этих ОЯТ займутся на ПО «Маяк». Исключение составит Билибинская АЭС, транспортировать ОЯТ которой на централизованные пункты переработки нецелесообразно из-за географической удаленности, поэтому оно будет захоронено на месте.

МОСКВА, 20 ноя — РИА Новости. Предприятие госкорпорации "Росатом" "Горно-химический комбинат" (ГХК, Железногорск, Красноярский край) начал у себя пилотную переработку отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) российских АЭС по уникальным технологиям, не создающим рисков для окружающей среды, в промышленном масштабе такая "зеленая" переработка начнется на ГХК после 2020 года.

На изотопно-химическом заводе ГХК ранее был построен самый современный в мире пусковой комплекс опытно-демонстрационного центра (ОДЦ) по радиохимической переработке ОЯТ реакторов АЭС, в котором будут применяться новейшие, экологически чистые технологии так называемого поколения 3+. Пусковой комплекс позволит отработать технологические режимы переработки ОЯТ в полупромышленном масштабе. В перспективе на базе ОДЦ планируется создать крупномасштабный завод РТ-2 по регенерации отработавшего ядерного топлива.

Особенностью технологий, которые применят на ОДЦ, будет полное отсутствие жидких низкоактивных радиоактивных отходов. Таким образом, у российских специалистов появится уникальная возможность впервые в мире доказать на практике, что переработка ядерных материалов возможна без ущерба для окружающей среды. По мнению специалистов, этими технологиями сейчас не обладает никакая другая страна, кроме России. Строительство центра стало технологически самым сложным проектом за всю новейшую историю ГХК.

Первая в истории ГХК отработавшая топливная сборка реактора ВВЭР-1000 с Балаковской АЭС, хранившаяся на комбинате 23 года, помещена в одну из "горячих камер" ОДЦ — бокс для дистанционно управляемых работ с сильно радиоактивными веществами, сообщило в понедельник корпоративное издание российской атомной отрасли газета "Страна Росатом".

"Начинаем отрабатывать режимы (переработки ОЯТ). Сейчас главное — качественно отработать технологию, которая будет в базовой схеме завода РТ-2", — пояснил директор изотопно-химического завода ГХК Игорь Сеелев, слова которого приводит газета.

"Зеленые" технологии

Сначала проводится так называемое термохимическое вскрытие и фрагментирование отработавшей топливной сборки. Затем начинается волоксидация (от англ. volume oxidation, объемное окисление) — операция, которая отличает поколение 3+ переработки ОЯТ от предыдущего поколения. Эта технология позволяет отогнать в газовую фазу радиоактивные тритий и йод-129 и не допустить образования жидких радиоактивных отходов после растворения содержимого фрагментов топливной сборки.

После волоксидации топливо поступает на растворение и экстракцию. Уран и плутоний выделяются и возвращаются в топливный цикл в виде диоксидов урана и плутония, из них затем планируется изготавливать смешанное оксидное уран-плутониевое МОКС-топливо для реакторов на быстрых нейтронах и РЕМИКС-топливо для составляющих основу современной атомной энергетики реакторов на тепловых нейтронах.

Продукты деления кондиционируют, остекловывают и упаковывают в защитный контейнер. Жидких радиоактивных отходов при этом не остается.

После отработки новой технологии переработки ОЯТ ее масштабируют с целью применения на второй, полномасштабной очереди ОДЦ, которая станет промышленной основой замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Сейчас завершается строительство корпуса и второй очереди ОДЦ. Ожидается, что опытно-демонстрационный центр в промышленном масштабе заработает после 2020 года, а в 2021 году ГХК рассчитывает переработать уже десятки тонн отработавшего топлива реакторов ВВЭР-1000, сообщила "Страна Росатом" со ссылкой на генерального директора предприятия Петра Гаврилова.

В ядерном топливном цикле, как считается, за счет расширенного воспроизводства ядерного "горючего" существенно расширится топливная база атомной энергетики, а также появится возможность уменьшить объемы радиоактивных отходов благодаря "выжиганию" опасных радионуклидов. Россия, как отмечают эксперты, занимает первое место в мире в технологиях строительства реакторов на быстрых нейтронах, которые необходимы для осуществления ЗЯТЦ.

Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" имеет статус федеральной ядерной организации. ГХК — ключевое предприятие Росатома по созданию технологического комплекса замкнутого ядерного топливного цикла на основе инновационных технологий нового поколения. На ГХК впервые в мире сосредоточены сразу три высокотехнологичных передела — хранение отработавшего ядерного топлива реакторов АЭС, его переработка и производство нового ядерного МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

В 20 веке безостановочный поиск идеального источника энергии, казалось бы завершился. Этим источником стали ядра атомов и реакции, происходящие в них - во всем мире началась активная разработка ядерного оружия и строительство атомных электростанций.

Но планета быстро столкнулась с проблемой – переработки и уничтожения ядерных отходов. Энергия атомных реакторов несет в себе массу опасностей, так же как и отходы данной отрасли. До сих пор тщательно проработанной технологии переработки не существует, в то время как сама сфера активно развивается. Поэтому безопасность зависит в первую очередь от правильной утилизации.

Определение

Ядерные отходы содержат в себе радиоактивные изотопы определенных химических элементов. В России, согласно определению, данному в ФЗ №170 «Об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года), дальнейшее использование таких отходов не предусматривается.

Главная опасность материалов заключается в излучении гигантских доз радиации, губительно действующей на живой организм. Последствиями радиоактивного воздействия становятся генетические нарушения, лучевая болезнь и смерть.

Карта классификаций

Основным источником ядерных материалов в России являются сфера атомной энергетики и военные разработки. Все отходы ядерного производства имеют три степени радиации, знакомые многим еще из курса физики:

• Альфа - излучающие.
• Бета - излучающие.
• Гамма - излучающие.

Первые считаются самыми безобидными, так как дают неопасный уровень радиации, в отличие от двух других. Правда, это не мешает им входить в класс наиболее опасных отходов.


В целом, карта классификаций ядерных отходов в России делит их на три вида:

1. Твердый ядерный мусор. К нему относится огромное количество материалов технического обслуживания в сферах энергетики, одежда персонала, мусор, скапливающийся в ходе работы. Такие отходы сжигают в печах, после чего пепел смешивается со специальной цементной смесью. Ее заливают в бочки, запаивают и отправляют в хранилище. Захоронение подробно описано ниже.
2. Жидкие. Процесс работы атомных реакторов невозможен без использования технологических растворов. Кроме того, сюда относится вода, которую применяют для обработки спец костюмов и мытья работников. Жидкости тщательно выпаривают, а дальше происходит захоронение. Жидкие отходы нередко перерабатываются и используются в качестве топлива для атомных реакторов.
3. Элементы конструкции реакторов, транспорта и средств технического контроля на предприятии составляют отдельную группу. Их утилизация - самая дорогостоящая. На сегодняшний день существует два выхода: установка саркофага или демонтаж с его частичной дезактивацией и дальнейшее отправление в хранилище на захоронение.

Карта ядерных отходов в России также определяет низкоактивные и высокоактивные:

• Низкоактивные отходы — возникают в процессе деятельности лечебных учреждений, институтов и исследовательских центров. Здесь радиоактивные вещества применяются для проведения химических тестов. Уровень радиации, излучаемой этими материалами, очень низок. Правильная утилизация позволяет превратить опасный мусор в обычный приблизительно за несколько недель, после чего его можно уничтожить как обычные отходы.
• Высокоактивные отходы - это отработанное топливо реакторов и материалы, применяемые в военной промышленности для разработки ядерного оружия. Топливо на станциях представляет собой специальные стержни с радиоактивным веществом. Реактор функционирует примерно 12 — 18 месяцев, после чего топливо необходимо менять. Объем отходов при этом просто колоссальный. И эта цифра растет во всех странах, развивающих сферу атомной энергетики. Утилизация высокоактивных отходов должна учитывать все нюансы, чтобы избежать катастрофы для окружающей среды и человека.

Переработка и утилизация

На данный момент существует несколько методов утилизации ядерных отходов. Все они имеют свои преимущества и недочеты, но как ни крути, не позволяют полностью избавиться от опасности радиоактивного воздействия.

Захоронение

Захоронение отходов - наиболее перспективный метод утилизации, который особенно активно применяется в России. Сначала происходит процесс витрификации или «остекловывания» отходов. Отработавшее вещество кальцинируют, после чего в смесь добавляется кварц, и такое «жидкое стекло» вливается в специальные цилиндрические формы из стали. Полученный стеклянный материал устойчив к воздействию воды, что уменьшает возможность попадания радиоактивных элементов в среду.

Готовые цилиндры заваривают и тщательно моют, избавляясь от малейшего загрязнения. Далее они отправляются в хранилище на очень длительное время. Хранилище устраивают на геологических устойчивых территориях, чтобы хранилище не было повреждено.

Геологическое захоронение осуществляют на глубине более 300 метров таким образом, чтобы в течение долгого времени отходы не нуждались в дальнейшем обслуживании.

Сжигание

Часть ядерных материалов, как уже говорилось выше, представляет собой непосредственные результаты производства, а своего рода побочный мусор в сфере энергетики. Это материалы, в ходе производства подвергшиеся облучению: макулатура, дерево, одежда, бытовой мусор.

Все это сжигается в специально спроектированных печах, позволяющих минимизировать уровень токсичных веществ в атмосферу. Пепел, среди прочих отходов, подвергается цементированию.

Цементирование

Захоронение (один из способов) ядерных отходов в России путем цементирования – одна из самых распространенных практик. Суть заключается в помещении облученных материалов и радиоактивных элементов в специальные контейнеры, которые затем заливают специальным раствором. В состав такого раствора входит целый коктейль из химических элементов.

В результате он практически не подвергается воздействию внешней среды, что позволяет достичь практически неограниченного срока. Но стоит сделать оговорку, что подобное захоронение возможно только для утилизации отходов среднего уровня опасности.

Уплотнение

Давняя и достаточно надежная практика, нацеленная на захоронение и уменьшение объема отходов. Она не применяется для переработки основных топливных материалов, но позволяет обработать другие отходы низкого уровня опасности. В данной технологии применяются гидравлические и пневматические прессы с низкой силой давления.

Повторное применение

Использование радиоактивного материала в области энергетики происходит не в полной мере – в силу специфики активности данных веществ. Отработавшие свое, отходы все еще остаются потенциальным источником энергии для реакторов.

В современном мире и тем более в России ситуация с энергетическими ресурсами довольно серьезная, и потому вторичное использование ядерных материалов в качестве топлива для реакторов уже не кажется невероятным.

Сегодня существуют методы, позволяющие применять отработавшее сырье для применения в сферах энергетики. Радиоизотопы, содержащиеся в отходах, используют для обработки пищевых продуктов и в качестве «батарейки» для работы термоэлектрических реакторов.

Но пока технология еще находится в развитии, и идеального метода переработки не найдено. Тем не менее, переработка и уничтожение ядерных отходов позволяет частично разрешить вопрос с подобным мусором, используя его в качестве топлива для реакторов.

К сожалению в России подобный метод избавления от ядерного мусора практически не развивается.

Объемы

В России во всем мире объемы ядерных отходов, отправляющихся на захоронение, составляют десятки тысяч кубометров ежегодно. Каждый год европейские хранилища принимают около 45 тысяч кубометров отходов, а в США такой объем поглощает лишь один полигон в штате Невада.

Ядерные отходы и работы связанные с ними за рубежом и в России – это деятельность специализированных предприятий, снабженных качественной техникой и оборудованием. На предприятиях отходы подвергаются различным способам обработки, описанным выше. В результате удается уменьшить объем, снизить уровень опасности и даже использовать некоторый мусор в сфере энергетики как топливо для атомных реакторов.

Мирный атом давно доказал, что все не так просто. Область энергетики развивается, и будет развиваться. То же можно сказать и о военной сфере. Но если на выброс других отходов мы иногда закрываем глаза, неправильно утилизированные ядерный мусор может стать причиной тотальной катастрофы для всего человечества. Поэтому этот вопрос требует скорейшего решения, пока не поздно.

Первоначально ОЯТ подвергалось переработке исключительно с целью извлечения плутония при производстве ядерного оружия . В настоящее время наработка оружейного плутония практически прекращена. Впоследствии возникла необходимость в переработке топлива энергетических реакторов. Одна из целей переработки топлива энергетических реакторов - повторное использование в качестве энергетического реакторного топлива, в том числе в составе МОХ-топлива или для реализации закрытого топливного цикла (ЗЯТЦ). К 2025 году планируется создать крупномасштабный перерабатывающий радиохимический завод, который предоставит возможность решить проблему как накопленного топлива, так и ОЯТ, выгружаемого из существующих и планируемых к созданию АЭС. На Железногорском ГХК предполагается перерабатывать как в опытно-демонстрационном центре (ОДЦ), так и на крупномасштабном производстве ОЯТ водо-водяных энергетических реакторов ВВЭР-1000 и большую часть отходов реакторов канального типа РБМК-1000. Продукты регенерации будут использоваться в ядерном топливном цикле, уран – в производстве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, плутоний (совместно с нептунием) – для реакторов на быстрых нейтронах, которые обладают нейтронно-физическими свойствами, обеспечивающими возможность эффективного замыкания ЯТЦ. При этом темпы переработки ОЯТ РБМК будут зависеть от востребованности продуктов регенерации (как урана, так и плутония) в ядерном топливном цикле. Подобные подходы легли в основу «Программы создания инфраструктуры и обращения с ОЯТ на 2011-2020 годы и на период до 2030 года», утверждённой в ноябре 2011 года.

В России первым предприятием, способным перерабатывать ОЯТ, считается Производственное Объединение «Маяк» , основанное в 1948 году . Другие крупные радиохимические заводы на территории России это Сибирский химический комбинат и Железногорский горно-химический комбинат . Крупные радиохимические производства действуют в Англии (завод Селлафилд ), во Франции (завод Cogema (англ.) русск. ) ; планируются производства в Японии (Rokkasho, 2010-е), Китае (Lanzhou, 2020), Красноярске-26 (РТ-2 , 2020-е) . США отказались от массовой переработки выгруженного из реакторов топлива и хранят его в специальных хранилищах .

Технологии

Ядерное топливо чаще всего представляет собой герметичный контейнер из сплава циркония или стали, часто именуемый тепловыделяющим элементом (ТВЭЛ). Уран в них имеет форму небольших таблеток из оксида или (гораздо реже) других термостойких соединений урана, например нитрида урана. При распаде урана образуется множество нестабильных изотопов других химических элементов, в том числе газообразных. Требования безопасности регламентируют герметичность ТВЭЛа весь срок службы, и все эти продукты распада остаются внутри ТВЭЛа. Помимо продуктов распада остаются значительные количества урана-238, небольшие количества невыгоревшего урана-235 и наработанный в реакторе плутоний.

Задача переработки - минимизировать радиационную опасность ОЯТ, безопасно утилизировать неиспользуемые компоненты, выделить полезные вещества и обеспечить их дальнейшее использование. Для этого чаще всего применяются химические методы разделения . Наиболее простыми методами являются переработка в растворах, однако эти методы дают наибольшее количество жидких радиоактивных отходов, поэтому такие методы были популярны только на заре ядерной эры. В настоящее время ищут методы с минимизацией количества отходов, предпочтительно твердых. Их проще утилизировать остекловыванием.

В основе всех современных технологических схем переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) лежат экстракционные процессы, чаще всего так называемый Пьюрекс-процесс (от англ. Pu U Recovery EXtraction ), который заключается в восстановительной реэкстракции плутония из совместного экстракта с ураном и продуктами деления. Конкретные схемы переработки отличаются набором применяемых реагентов, последовательностью отдельных технологических стадий, аппаратурным оформлением.

Плутоний, выделенный при переработке, может быть использован в виде топлива в смеси с оксидом урана . Для топлива после достаточно длительной кампании почти две трети плутония приходится на изотопы Pu-239 и Pu-241 и около трети на Pu-240 , из-за чего он не может быть использован для изготовления надежных и предсказуемых ядерных зарядов (240 изотоп является загрязнителем) .

Примечания

1. Безопасная опасность (рус.) . Вокруг света . vokrugsveta.ru (2003, июль). Проверено 4 декабря 2013.
2. А.В. Балихин. О состоянии и перспективах развития методов переработки отработавшего ядерного топлива. (рус.) // Комплексное использование минерального сырья. - 2018. - № 1 . - С. 71-87 . - ISSN 2224-5243 .
3. инфографика (flash) от Guardian
4. Reprocessing plants, world-wide // European Nuclear Society
5. Processing of Used Nuclear Fuel // World Nuclear Association, 2013: «World commercial reprocessing capacity»
6. Status and trends in spent fuel reprocessing // IAEA -TECDOC-1467, September 2005 page 52 Table I Past, current and planned reprocessing capacities in the world
7. США хотят перерабатывать ОЯТ , «Эксперт» №11 (505) (20 мар 2006). Проверено 4 декабря 2013. «.. в отличие от Франции, России и Германии, .. США.. предпочитали хоронить его неподалеку от своего игрового центра в Лас-Вегасе в штате Невада, где на сегодняшний день накопилось уже более 10 тысяч тонн облученного топлива».
8. Plutonium "burning" in LWRs (англ.) (недоступная ссылка) . - «Current reprocessed plutonium (fuel burn-up 35-40 MWd/kg HM) has a fissile content of some 65%, the rest is mainly Pu-240.». Проверено 5 декабря 2013. Архивировано 13 января 2012 года.
9. PERFORMANCE OF MOX FUEL FROM NONPROLIFERATION PROGRAMS (англ.) . - 2011 Water Reactor Fuel Performance Meeting Chengdu, China, Sept. 11-14, 2011.