Топливный цикл.

Замкнутый топливный цикл, включающий переработку отработавшего ядерного топлива и извлечение и повторное использо­вание ядерных материалов, является необходимым условием крупномасштабной ядерной энергетики XXI века.

В обществе нерешенные проблемы обращения с РАО и ОЯТ вызывают сомнения в перспективе развития атомной энергетики. Поэтому наряду с разработкой традиционных технологий изоляции и захоронения РАО для трансурановых нуклидов следует ис­кать способы вовлечения части из них в топливный цикл. По мере развития и внедрения радиохимической переработки топлива будет увеличиваться возможность извлечения все большего количества и номенклатуры полезных радиоактивных изотопов.

Переработка облученного ядерного топлива является обязательным условием для реакторов-размножителей, в которых осуществляется воспроизводство ядерного топлива. Вопрос об обращении с облученным ядерным топливом реакторов других типов будет решаться на основе сопоставления затрат на переработку, обращение с отходами и выгоды от использования выделенных при переработке ядерных материалов с затратами на захоронение облученного ядерного топлива. По этой причине в настоящее время в ряде стран реализуется решение об отложенном контролируемом хранении отработавшего ядерного топлива.

При развитии атомной энергетики и в том числе при расширении числа стран, использующих ядерные реакторы, возникает вопрос об организации в этих странах работ по обращению с облученным ядерным топливом и радиоактивными отходами.

Две особенности ядерного цикла: радиационная опасность технологий топливного цикла и риск распространения будут ограничивать распространение технологий топливного цикла. Экономическая эффективность переработки облученного ядерного топлива будет проявляться только при дос­таточно больших масштабах производства, что потребует консолидации стран, развивающих эту технологию.

Обращение с радиоактивными отходами, образовавшимися при работе реакторов и переработке отработавшего ядерного топлива, с конечной целью их безопасно­го захоронения является основной незакрытой проблемой атомной энергетики. Имеющиеся в настоящее время технические решения концентрации отходов и дальнейшего их преобразования в керамические формы или стекло мо­гут обеспечить захоронение радиоактивных отходов в стабильных геологических структурах, однако требуется еще значительная работа по доказательству устойчивости к внешним воздействиям и безопасности предлагаемых к длительному захоронению форм отходов. Наряду с разработкой традиционных технологий изоляции и захоронения радиоактивных отходов для трансурановых нуклидов будет проводиться поиск способов вовлечения их в топливный цикл с целью трансмутации.

Производство обогащенного урана, являясь уникальной технологией, в настоящее время развито только в странах ядерного клуба. Сохранит ли мировое сообщество, основываясь на соображениях нераспространения, это ограничение и на последующее время?

В начале XXI века в топлив-ном цикле наряду с традиционными операциями будут решаться задачи использования в реакторах высвобождающихся излишков ядерных оружейных материалов - высокообогащенного урана и плутония. Использование энергетического потенциала оружейного плутония расширяет топливную базу атомной энергетики. В результате использования оружейного плутония будет освоена технология смешанного уран-плутониевого топлива, а также накоплен необходимый для будущей атомной энергетики опыт решения экологических проблем и процедур контроля, учета и защиты ядерных материалов. Энергетическое сжигание высвобождаемого оружейного плутония может быть осуществлено в виде смешанно­го уран-плутониевого оксидного МОХ- топлива в действующих и строящихся российских реакто­рах на быстрых нейтронах (БН) и на тепловых нейтронах (ВВЭР) (табл. 3).

По мере реализации проектов перспективных тепловых реакторов (МГР-ГТ) возможно их включение в энергетическое использование избыточного оружейного плутония. Для сжигания МОХ-топлива из плутония оружейного происхождения могут использо­ваться на коммерческой основе энергетические реакторы за рубежом. Выбор конкретных решений будет определяться экономичес­кими условиями реализации программы с учетом стратегии развития атомной энергетики.

Природные ресурсы тория, превышающие ресурсы урана, и его невысокая стоимость создают дополнительные возможности неограниченного по ресурсным соображениям развития атомной энергетики. Вовлечение тория в топливный цикл не только расширит топливную базу, но и облегчит решение проблемы захоронения радиоактивных отходов. В последнее время наряду с указанными преимуществами тория изучается возможность его использования в действующих или разрабатываемых реакторах с целью улучшения решения проблемы нераспространения. Сочетание уран-плутониевого и уран-ториевого топливных циклов является наиболее вероятным сценарием ядерной энергетики будущего.