«В госкорпорации «Росатом» утверждена и реализуется стратегия развития двухкомпонентной ядерно-энергетической системы с замкнутым топливным циклом», – рассказала на «круглом столе» в рамках «АТОМЭКСПО-2019» старший менеджер проектного офиса «Формирование системы обращения с отработавшим ядерным топливом» Анжелика Хаперская. По ее же словам, инфраструктура для отработки такого перспективного ЯТЦ уже фактически создана.
Речь идет о том, чтобы в общем контуре атомной энергетики традиционные реакторы на тепловых нейтронах, используемые на абсолютном большинстве АЭС, работали бы сопряженно, «в тандеме» с реакторами на быстрых нейтронах. А Россия – единственная в мире страна, где сейчас действуют промышленные «быстрые» ядерные энергетические реакторы. Это установки БН-600 и БН-800 на Белоярской АЭС. Именно БН-800 предназначен для отработки некоторых технологий замыкания ядерного топливного цикла. Он же стал прототипом более мощных коммерческих реакторов БН-1200, которые как раз и намечено использовать в качестве «быстрой» компоненты будущей двухкомпонентной атомной энергетики.
Однако главным элементом, составляющим смысл замкнутого топливного цикла, является переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) после его эксплуатации в реакторах АЭС. И такая переработка в промышленном масштабе все возрастающих объемов отработавшего ядерного топлива – одна из ключевых задач, которые предстоит решить сторонникам атомной энергетики.
Добавим, что переработка ОЯТ – это высокотехнологичный процесс, направленный на выделение из него полезных веществ. Прежде всего урана и плутония, из которых будет вновь фабриковаться ядерное топливо, возвращаемое в энергетической цикл двухкомпонентной схемы.
«Остаточный энергетический потенциал одной уже отработавшей в реакторе топливной сборки эквивалентен энергии, которая может обеспечить в течение года 12 тысяч домохозяйств», –привела наглядный пример Анжелика Хаперская.
Поэтому ОЯТ нельзя классифицировать как отходы. Это остаточный продукт с большим потенциалом. Это во-первых. А во-вторых, переработка ОЯТ нужна и для того, чтобы свести к минимуму радиационные риски.
«Рециклирование отработавшего топлива как модель обращения с отходами соответствует глобальной схеме устойчивого развития за счет извлечения и использования ценных элементов, минимизации объемов и радиотоксичности отходов, а также за счет создания специальных форм, разработанных для безопасного захоронения отходов», – отметила Хаперская.
Что касается перспективных технологий повторного использования веществ из отработавшего топлива, ценных для атомной энергетики, то сейчас на Балаковской АЭС идут реакторные испытания разработанного в России так называемого РЕМИКС-топлива, которое получают из неразделенной смеси регенерированного урана и плутония – такая смесь образуется при переработке ОЯТ. «Эти испытания идут успешно, никаких замечаний к новому топливу нет», –рассказал журналистам на «АТОМЭКСПО-2019» вице-президент по научно-технической деятельности топливной компании «Росатома» ТВЭЛ Александр Угрюмов.
В городе Железногорске Красноярского края уже построен пусковой комплекс опытно-демонстрационного центра по переработке облученного топлива
А тем временем в российской атомной отрасли уже приступили к отработке новейших, более эффективных и чистых технологий переработки ОЯТ, которые относят к поколению «три плюс». Для этого на Горно-химическом комбинате в городе Железногорске Красноярского края построен пусковой комплекс опытно-демонстрационного центра по переработке облученного топлива. На нем уже опробованы «зеленые» методы работы с реальной топливной сборкой реактора ВВЭР-1000. Ключевая особенность технологии, примененной на ГХК, заключается в улавливании газообразных, легколетучих продуктов деления, прежде всего трития, и предотвращении тем самым сбросов жидких радиоактивных отходов.
В будущем намечено достроить второй, более крупный пусковой комплекс ОДЦ, мощности которого позволят перерабатывать отработавшее топливо уже в промышленных масштабах. Опытно-демонстрационный центр послужит основой для создания на базе железногорского комбината крупномасштабного завода по переработке ОЯТ, который, как планируется, обеспечит эффективную систему обращения с облученным ядерным топливом как атомных энергоблоков ВВЭР-1000, так и более современных блоков ВВЭР-1200, работающих в России и в других странах.
Но, чтобы повысить экологическую безопасность системы обращения с отработавшим ядерным топливом, надо будет решить проблему так называемых минорных актинидов – долгоживущих изотопов трансурановых химических элементов – америция, кюрия и нептуния, ибо именно они вносят главный вклад в высокую радиоактивность отходов, остающихся после переработки ОЯТ.
С одной стороны, извлечение из отходов переработки ОЯТ таких минорных актинидов и их последующее «сжигание» в реакторе позволят сократить объем наиболее опасных радиоактивных отходов, предназначенных для глубинного захоронения. С другой стороны, овладение технологиями обезвреживания этих веществ позволит «Росатому» предлагать на международном рынке услугу переработки ОЯТ с многократным возвращением в ядерный топливный цикл урана и плутония.
Как раз сейчас российские атомщики рассматривают идею построить для этих целей жидкосолевой ядерный «реактор-выжигатель». В нем ядерное топливо представляло бы собой не традиционные тепловыделяющие сборки, а расплав солей металлов. Специалисты отмечают, что такие установки будут обладать рядом преимуществ, в том числе повышенной безопасностью, поскольку на них в силу технологических особенностей не могут произойти тяжелые аварии. Но поначалу такая «печка» явится демонстрационным реактором, на котором надо будет показать практическую реализуемость технологий «сжигания» минорных актинидов.
В целом, по словам Анжелики Хаперской, у «Росатома» есть очевидный прогресс в освоении технологий экологически безопасного обращения с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами. И на следующем «Атомэкспо» представителям российской атомной отрасли будет что рассказать коллегам.
