В случае успеха будет сделан важный шаг на пути создания в России технологического комплекса замкнутого ядерного топливного цикла. В частности, должна получить подтверждение сама возможность повторного использования отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Применение этой инновационной технологии в промышленном масштабе позволит существенно снизить зависимость атомной отрасли от поставок природного урана, извлекаемые запасы которого ограниченны.
Объем добычи урана в России в 2017 году составил 2,9 тысячи тонн (годом ранее этот показатель был 3 тысячи тонн). Потребление же достигает 6,5 тысячи тонн. Дефицит покрывается за счет импорта и из резервного фонда, созданного еще во времена СССР. При таком раскладе накопленные за десятилетия работы атомной отрасли тысячи тонн ОЯТ представляют ценный ресурс. По оценке специалистов, 5 циклов РЕМИКС-топлива способны обеспечить потребности российских АЭС минимум на 60 лет.
Инновационное ядерное топливо производится из неразделенной смеси регенерированного урана и плутония, образующейся при переработке ОЯТ, с добавлением небольшого количества обогащенного урана. Таким образом, появилась реальная возможность повторно использовать не только плутоний, но и невыгоревший уран‑235. «Вопрос прорабатывается в рамках одного из ключевых проектов программы Росатома «Создание технологии и обоснование опытно-промышленного производства РЕМИКС-топлива». В настоящее время ведется обоснование инвестиций для выбора промышленной площадки для производства РЕМИКС-топлива», – сообщили «Профилю» в компании ТВЭЛ, отвечающей за технологические решения и координацию работ по данному проекту.
Работы активно ведутся в последние годы, и уже есть первые результаты, напоминают в пресс-службе топливной компании. В частности, экспериментальные тепловыделяющие сборки конструкции ТВС‑2 М с РЕМИКС-твэлами производства Новосибирского завода химконцентратов в сентябре 2016 года были установлены для опытной эксплуатации в реактор ВВЭР‑1000 энергоблока № 3 Балаковской АЭС и успешно прошли два цикла облучения. Сами пилотные твэлы были изготовлены с использованием топливных таблеток из уран-плутониевой смеси, произведенных во ВНИИНМ им. А. А. Бочвара, уточнили в пресс-службе компании.
Вторично использовать ОЯТ Росатом вынуждает непростая ситуация с ресурсной базой. Мировые запасы урана составляют примерно 5,9 млн тонн. На долю России приходится 720 тысяч тонн. Проблема в том, что значительная часть этих богатств – более 90% – в экономическом отношении непригодна для разработки в современных условиях из-за предельно низких цен на уран. Основная часть запасов находится в распределенном фонде недр АО «Атомредметзолото» и связана с четырьмя рудными районами – Стрельцовским в Забайкалье, Витимским в Республике Бурятия, Зауральским в Курганской области и Эльконским в Якутии, сообщили в пресс-службе Минприроды.
По данным ведомства, поисковые работы на уран на территории России за счет средств государственного бюджета проводятся в Новосибирской и Иркутской областях, Бурятии, Хабаровском и Забайкальском краях, Еврейской автономной области. Перспективы выявления новых месторождений урана связаны со слабопроявленным и скрытым характером оруденения. Для определения поисковых площадей и участков необходимо проведение мелкомасштабных специализированных прогнозных исследований.
Отходы – в энергобаланс
Сегодня ядерные реакторы работают в основном на обогащенном уране‑235. В природном уране его содержание ограничено 0,71%. Общее количество данного изотопа в энергетическом эквиваленте сравнимо с мировыми запасами нефти, поясняет замдиректора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров. Это не так уж много – урана‑235 для производства ядерного топлива хватит не более чем на 100 лет. «Если же мы найдем способ использовать энергию другого изотопа – урана‑238, то получим источник энергии, который будет актуален несколько тысяч лет. В результате ядерных реакций в реакторе из изотопа уран‑238 накапливается плутоний-239, который можно использовать в реакторах вместо урана‑235», – подчеркнул ученый.
Для масштабного использования атомной энергии человечеству необходимо освоить переработку ОЯТ для повторного использования делящихся изотопов, убежден Тихомиров. Тестирование возможностей промышленного производства РЕМИКС-топлива нацелено на освоение и практическую апробацию технологий замкнутого ядерного топливного цикла, который необходим для развития атомной энергетики. Конечно, проект потребует инвестиций на этапе разработки технологии и ее внедрения. Однако затраты можно будет компенсировать за счет коммерческого использования РЕМИКС-топлива на реакторах российского дизайна, в том числе и работающих в других странах.
В настоящий момент в Европе повторно используют переработанное ОЯТ, так называемое МОКС-топливо. РЕМИКС-топливо – «облегченный» вариант МОКС-топлива. Оно в полном смысле слова инновационный продукт, более органичный для активной зоны существующих реакторов АЭС. «Главный эффект будет заключаться в апробации элементов замкнутого топливного цикла, реализация которого необходима для развития атомной энергетики на долгосрочную перспективу», – убежден Тихомиров.
В свою очередь, первый вице-президент Российского союза инженеров Иван Андриевский говорит, что промышленное производство РЕМИКС-топлива важно по двум причинам. Во‑первых, на Земле накоплены огромные запасы ОЯТ, что не может не вызывать беспокойства, поскольку оно имеет высокую радиоактивность. «Несмотря на то, что современные технологии хранения ОЯТ отличаются высоким уровнем безопасности, потенциальная угроза остается, не говоря уже о том, что на транспортировку и хранение приходится тратить значительные суммы», – пояснил эксперт.
По его словам, мировая промышленность и энергетика постепенно становится все более «зеленой», дружественной к планетарной экологии. В этой новой парадигме хранение ОЯТ выглядит устаревшей практикой, когда даже бытовой мусор и отходы производства начинают перерабатывать практически в полном объеме. На модель использования «вторсырья» постепенно переходит атомная отрасль РФ. У атомщиков есть и другая мотивация – запасы урана‑235 в мире ограниченны. Развитие науки и технологий позволяет расширить топливную базу для АЭС, включив в нее уран‑238 и торий‑232.
Эту позицию разделяет заместитель директора Института экономики естественных монополий РАНХиГС Сергей Репетюк. «С учетом того, что запасы ядерного топлива в мире ограниченны, исследования возможностей повторного использования ОЯТ, безусловно, являются перспективными. Что касается непосредственно данного проекта, то оценить целесообразность его реализации можно будет после подготовки технико-экономического обоснования, когда будет понятна себестоимость РЕМИКС-топлива и другие технико-экономические показатели», – отметил он.
Российская атомная энергетика – одна из немногих отраслей, которые без тяжелых потерь пережили развал советской империи и продолжают успешно развиваться, создавая мировую славу отечественной науке, подчеркивает Андриевский. По его мнению, Росатом, создавая замкнутый цикл использования ядерного топлива, показывает потенциал развития наукоемких секторов экономики.
«Эффект от внедрения РЕМИКС-топлива видится огромным. Его использование позволяет, в частности, значительно снизить объем регенерированного урана и плутония в отходах и уменьшить потребление природного урана почти на 20%. Это шаг на пути к двухкомпонентной ядерной энергетической системе с тепловыми и быстрыми реакторами в замкнутом ядерном топливном цикле», – уверен Андриевский.
Мировой тренд
Россия, решив приступить к промышленному производству РЕМИКС-топлива, следует в мировом тренде. Наиболее сильные позиции у Франции, что неудивительно, учитывая число ее АЭС, считает Андриевский. Французские атомщики успешно перерабатывают ОЯТ в МОКС-топливо, а также активно работают в направлении снижения объемов ядерных отходов. КНР планирует построить собственный центр по переработке ОЯТ к 2030 году.
Работы в этом направлении также ведутся в Индии, Японии, Южной Корее. США находятся в некотором тупике – они и темой переработки активно не занимаются, и хранилище ОЯТ толком построить не могут, этот вопрос стоит у них остро уже не первый год. В то же время Финляндия и Швеция нацелены на долгосрочное хранение отработанного ядерного топлива, продолжает Андриевский.
Все страны, в которых есть ядерные реакторы, имеют запасы ОЯТ. Однако для повторного их использования необходимо обладать технологиями переработки. Такие программы реализуют Россия, Евросоюз и Китай, в которых есть проекты по развитию реакторов на быстрых нейтронах, отмечает Тихомиров. Говоря о преимуществах использования ОЯТ, следует помнить о высокой калорийности ядерного топлива, которая в миллион раз выше, чем у органического топлива, и, следовательно, на единицу полученной энергии ядерное топливо дает в миллион раз меньше отходов.
Чистая работа
Борцы за экологию, говоря, что Россия превращается в свалку ядерных отходов, нередко сгущают краски, что свойственно идеалистам, считает Андриевский. Мы действительно завозим к себе много ОЯТ. По некоторым данным, в хранилищах уже скопилось до 25 тысяч тонн отработанного топлива, отмечает он. Критика защитников природы отчасти была справедливой, пока не создали технологию переработки ядерных отходов. Сейчас этот факт, конечно, нужно учитывать. «Вполне возможно, что через 10 лет слова «свалка» и «отходы» употреблять станет неуместно и на смену им придут другие определения – «сырье» и «запасы», – заметил Андриевский.
В мире давно разрабатываются технологии переработки, изоляции и захоронения ОЯТ, но Россия уникальна тем, что у нас была сформулирована концепция радиационно-эквивалентного захоронения, напоминает Тихомиров. Эта концепция предполагает, что переход атомной энергетики на замкнутый ядерный топливный цикл позволит возвращать в природу отходы, по радиотоксичности (опасности для людей) тождественные урану, который был добыт и использован для производства атомной энергии. «Таким образом, в России разработана концепция практически безотходного производства энергии на основе ядерных технологий. Тезис о том, что Россия – свалка ядерных отходов, является мифом», – резюмировал ученый.
