Россия может перейти на двухкомпонентную ядерную энергетическую систему до конца века

Россия может перейти на двухкомпонентную ядерную энергетическую систему до конца века

Одним из важнейших условий развития мировой атомной энергетики было и остается решение вопроса по обращению с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в перспективном ядерно-топливном цикле. Собравшиеся в Сочи на площадке форума АтомЭкспо-2018 международные эксперты обсудили на круглом столе «Жизненный цикл ядерного топлива. Вызовы и перспективные решения» возможности сырьевого обеспечения атомной генерации в долгосрочной перспективе и сокращения объемов отходов атомной энергетики.

Круглый стол открыл советник генерального директора Госкорпорации «Росатом», председатель НТС № 1 «Ядерные энергетические установки и атомные станции», член Группы международных советников при генеральном директоре МАГАТЭ Владимир Асмолов. Он рассказал, что в России над концепцией ядерного будущего страны работали несколько команд, которые пришли к согласию в стратегических целях: атомная энергия должна быть безопасной и эффективной, постепенно заменить энергию, получаемую из органики, и приблизиться к возобновляемым источникам.

По словам Владимира Асмолова, с середины прошлого века, когда началась история атомной энергетики, реакторный парк АЭС значительно увеличился, страны наработали много ОЯТ, и такими темпами к 2050 году в мире его накопится порядка полумиллиона тонн. Европейские государства, в частности Великобритания, Франция и Россия, рассматривают возможность переработки ОЯТ и идут по пути создания реактора на быстрых нейтронах. Азия (Индия и Китай) имеют сложный ЯТЦ, Канада и США работают по принципам открытого ЯТЦ.

- Мы видим будущее в двухкомпонентной ядерной энергетике с замыканием ядерного топливного цикла, в основе которой будут технологии реактора ВВЭР. Мы готовы сделать инновационный рывок, но уже сейчас необходимо начинать внедрять элементы замыкания. Финальная стадия запуска двухкомпонентной системы запланирована на конец века, хотя все зависит от стоимости урана: мы можем пойти быстрее, а можем выйти за пределы столетия.

Владимир Асмолов привел статистику: сегодня Россия наравне с Японией, Францией, Китаем и Индией входит в пятерку передовых стран в атомной энергетике. На Россию приходится 7 % мировой генерации, 36 % рынка обогащения, 17 % рынка фабрикации, 19 % в сегменте реакторостроения. Прошлый год для страны стал рекордным по атомной генерации, которая сравнялась с показателями СССР.

- В настоящее время наблюдается переход от государственных программ в области обращения с ОЯТ к наднациональным. При этом в Китае и России есть хорошо проработанные госпрограммы, у нас сейчас это ФЦП ЯРБ-2. Так, только в этом году в рамках мероприятий программы запланированы 12 рейсов по доставке облученных тепловыделяющих сборок с нескольких АЭС на «сухое» хранение на Горно-химический комбинат. На ПО «Маяк» планируют переработать около 80 тонн ОЯТ энергетических, промышленных и исследовательских реакторов. Впервые должна произойти переработка опытной партии ОТВС ВВЭР-1000 в опытно-демонстрационном центре ГХК.

media-energy

Более подробно о разработке новых ядерных технологий на базе замкнутого ЯТЦ с использованием реакторов на быстрых нейтронах рассказал заместитель генерального директора АО «ВНИИНМ» Михаил Скупов:

- Работа ведется организациями Госкорпорации «Росатом» в рамках проекта «Прорыв». Главные цели разработчиков – создать производство нитридного топлива с возможностью рефабрикации и лицензировать топливо. Для создания топлива используются складские ядерные материалы – ранее полученные плутоний и коммерческий уран. В схеме задействованы ПО «Маяк» и Сибирский химический комбинат. Нами рассматриваются два основных сценария рефабрикации топлива после переработки, основной – гомогенный сценарий. При нем все младшие актиниды, кроме тория, попадают непосредственно в топливо. Но существуют некоторые особенности америция – при высоких температурах он может испаряться, поэтому есть опасность повышения радиационного фона. При гетерогенном сценарии америций отделяется от топлива на стадии переработки и попадает в активную зону реакторной установки в отдельных специальных ТВЭЛах. Мы рассматриваем гетерогенный сценарий как запасной. Окончательный выбор сценария будет сделан на основе статистических данных. Технология изготовления нитридного топлива уже неплохо отработана, и ее особенностью в России является использование электромагнитного смешивания при производстве порошков для прессования.

Главный инженер ФГУП «ПО «Маяк» Дмитрий Колупаев, отметил, что Россия – одна из немногих стран, которые последовательно идут к созданию замкнутого ядерного топливного цикла и чья конечная цель – переработать все ОЯТ. Объединение всех институтов (внутриотраслевых, научных, военных) позволило вывести теорию фракционирования на финишную прямую внедрения.

Руководитель департамента инновационных продуктов АО «Техснабэкспорт» Михаил Барышников согласился, что используемая модель ЯТЦ не является оптимальной, что особенно выражено на заключительной стадии:

- Необходимо создать новый цикл, перейти от отложенных решений к окончательным. Тогда кризису общественной приемлемости можно будет противопоставить законченность решений по захоронению РАО и снять инфраструктурные ограничения. Даже если в мире прекратит расти парк атомных реакторов и ядерной мощности, количество ОЯТ – нет. Чтобы решить проблему их захоронения, нужно построить порядка 150 подземных «могильников» емкостью 6,5 тонн по всему миру. В то же время, если извлечь из ОЯТ весь содержащийся в нем уран и плутоний, этого материала хватит на изготовление топлива для обеспечения 140 легководных реакторов мощностью 1 мВт в течение 60 лет. 140 реакторов всю свою жизнь смогут работать на том, что хранится или готовится к захоронению. Из 1000 тонн ОЯТ мы можем вернуть в цикл порядка 25 % урана и плутония. Обузу нужно превратить в выгоду и преимущество.

Затем он сформулировал основные требования к перспективному ЯТЦ, касающиеся институтов и предприятий.

- Во-первых, новый цикл должен значительно снижать опасность и количество отходов, отправляемых на захоронение. Обязательно должна проводиться переработка ОЯТ, высокоактивные отходы должны быть разделены на фракции, обращение с каждой фракцией следует проводить отдельно, минорные актиниды должны быть преобразованы при помощи реакторов, работающих на нейтронных мощностях. Во-вторых, новый ЯТЦ должен существенно улучшить использование делящихся материалов: в обязательном порядке возвращать уран и плутоний в цикл. Кроме того, использование быстрых реакторов в некотором смысле позволяет улучшить изотопный состав плутония, повысив его топливные качества. Нельзя забывать про режим нераспространения, отметил Михаил Барышников: услуги нового ЯТЦ должны быть доступны всем странам вне зависимости, имеют ли они компоненты для создания ядерного топливного цикла. Последним требованием эксперт назвал возможность использования в ЯТЦ максимального количества положительных качеств существующих на сегодня реакторов самых разных типов.

- Суммарные цифры таковы: при переходе от существующей модели ЯТЦ к более эффективной можно снизить количество отходов, направляемых на захоронение, в 40 раз. Это вполне реально. Россия идет по этому сценарию и находится на стадии «сегодня», подразумевающем раздельное использование регенерированного урана и плутония для изготовления ядерного топлива. Следующей стадией станет «завтра» - полное использование урана и плутония, содержащихся в ОЯТ, а завершит сценарий «послезавтра» - переход на двухкомпонентную энергетическую ядерную систему, использование принципиально нового топлива, создающегося по требованиям сбалансированного топливного цикла.

Он подчеркнул, что заявленные цели достижимы, и пригласил международные компании к сотрудничеству в области создания инновационного ЯТЦ.

Вернуться к списку