Переработка ядерных отходов страны

Зачем урановые «хвосты» снова везут в Россию?

То, что «Росатом» из Европы завозит радиоактивные отходы для складирования, а не топливо для обогащения, ранее подтверждали сами его западные партнеры.

На днях российская НПО «Гринпис» обнародовала информацию о том, что западная компания Urenco в 2019 г. возобновила переброску в Россию урановых «хвостов» с немецкой обогатительной фабрики в Гронау. В руки «зеленых» попал документ правительства немецкой земли Северный Рейн-Вестфалия, из которого следует, что с 2019 по 2022 гг. планируется отправить в Россию 12000 тонн (более тысячи контейнеров, примерно 20 железнодорожных составов) урановых «хвостов». Экологи требуют немедленно остановить их транспортировку в Россию, указывая на радиационную и токсическую опасность для окружающей среды и людей.

Урановые «хвосты», которыми «Росатом» после перерыва в десять лет снова решил «ударить» по России, — это отвальный гексафторид урана (ОГФУ), побочный продукт обогащения при производстве топлива для АЭС. Известно, что эти радиоактивные отходы образуются в процессе обогащения природного урана до уровня примерно в 3,5%. После обогащения остаются эти «отвалы»« с небольшим, ниже природного, содержанием урана-235. Выбирать из этих остатков топливо дальше в западных странах не практикуют — это технологически сложно и экономически невыгодно.

После заявления экологов последовала отповедь „Росатома“: „Заявления Greenpeace о ввозе радиоактивных отходов из Германии абсолютно не соответствуют действительности и являются дезинформацией. Речь не идет о ввозе в Россию радиоактивных отходов“. И вообще — „обеднённый уран — это полезное сырье, которое используется на российских обогатительных предприятиях для производства обогащенного урана“. „Таким образом, иностранный обедненный уран ввозится в Россию не ‚на захоронение‘, а на переработку до полезного продукта (…) с его последующим вывозом обратно за рубеж“, — уверяют атомщики. А материал, говорят, который остается после обогащения, находится на временном хранении на специальных площадках.

Правда это или лукавство? Судите сами. Начнем с того, что на Западе за годы работы сотен АЭС уже накопились миллионы тонн отвального гексафторида, который там не планируется к использованию. Это радиоактивные отходы, которые они всеми способами пытаются сбагрить нам. В США отвальный гексафторид урана решением „Комиссии по регулированию ядерных вопросов“ от 18 января 2005 г. официально признан радиоактивными отходами. Полагаю, в Комиссии США сидят люди не глупее наших атомщиков, бьющихся за иностранные ядерные „хвосты“. И сегодня Россия — единственная страна в мире, принимающая в промышленных масштабах урановые отходы на свою территорию из-за рубежа.

В 2008 г. мне пришлось досконально разбираться с этим вопросом в связи со скандалом: тогда из Германии в Петербург прибыло очередное судно со специальным грузом. Через несколько дней после перегрузки отвального гексафторида на железнодорожные платформы его собирались отправить на один из заводов России. Состав с отходами экологи обнаружили в районе станции питерского метро „Автово“, вблизи жилых домов. Замеры радиационного фона возле контейнеров показали его повышение более чем в 30 раз — 680 мкР/час. И это был не первый такой случай. В 2006 г. „Гринпис“ обнаружил железнодорожный состав контейнеров с отвальным гексафторидом у питерской платформы „Капитолово“. Радиационный фон возле него составлял 2 тыс. мкР/час, более чем в 100 раз выше естественного. В тот раз факт нарушения требований безопасной транспортировки радиоактивных материалов был подтвержден надзорной организацией.

Так что же атомщики ввозят и что отправляют обратно? Если обратиться к старой практике — до 2009 г., то согласно контрактам между германо-британско-нидерландской компанией Urenco, французской Eurodif обратно в дообогащенной форме из России им возвращалось всего 10% „добра“. А 90% радиоактивных отходов оставалось у нас на хранение — с риском для окружающей среды и для людей. Кроме того, при дообогащении образуются и новые слаборадиоактивные отходы, которые тоже никуда от нас не деваются. Западноевропейские эксперты, однако, утверждают, что существовали и такие контракты, где вообще не был предусмотрен возврат на Запад продуктов переработки урановых „хвостов“.

Между тем, согласно российскому „Закону об использовании атомной энергии“ (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы (РАО) — это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. Вот здесь предприимчивые люди и нашли лазейку — если мы перерабатываем урановые „хвосты“, то значит это не радиоактивные отходы. О том, что и в каких количествах остается после переработки в стране, — публике тоже знать не положено. На самом деле дообогащение — это та „пыль“ в глаза обществу, которая и должна заслонить временно, а по сути — навсегда, остающуюся в России радиоактивную „грязь“ с западных АЭС.

Мы обсуждали эту тонкую ядерную тему не раз со Львом Федоровым, доктором химических наук, президентом российского союза „За химическую безопасность“ (умер два года назад). „Атомщики завозят уран, очищают его, в обогащенном виде отправляют обратно, а отходы остаются нам. Это и есть завуалированная, скрытая форма ввоза ядерных отходов, — говорил Лев Александрович. — И ‚Росатом‘ должен, наконец, перестать обманывать население России — он занимается завозом чужих ядерных отходов“.

Урановые „хвосты“ более десяти лет (до 2010 г.) ввозились в Россию через порт Санкт-Петербурга, а далее транспортировались на заводы в Ангарск (Иркутская область), Северск (Томская область), Новоуральск (Свердловская область) и Зеленогорск в Красноярском крае. Суда с этими ядерными отходами из Европы в Россию стали тогда почти рейсовыми. С 1996 г. только по контрактам с компанией Urenco к нам доставлено, по данным экспертов, около 100000 тонн отвального гексафторида. Контракт с Urenco закончился в 2009-м, с французской компанией Eurodif — в 2010-м. И вот спустя десятилетие атомщики снова взялись за старое. Притом что после истечения контракта с Urenco в 2009 г. „Росатом“ официально заявил, что продлевать его не будет, потому что „не заинтересован в этих поставках“ и у него „сейчас есть более выгодные внутренние контракты“.

Интересно, что тогда на пике международных протестов против ввоза в Россию урановых „хвостов“ в самих Нидерландах разразился громкий скандал. Голландский физик-ядерщик Кееса Андриссе в эфире одной из радиостанций прямо заявил, что Urenco „сбрасывает“ в Россию „ядерные отходы“. Он указал, что „большая часть экспортируемого в Россию из Urenco урана складируется на российских предприятиях на длительный срок в виде ядовитого гексафторида“. По мнению Андриссе, для Urenco „это дешевый способ избавиться от урана, который предприятие не может использовать само“.

Тогда же директор компании Urenco Хююб Ракхорст (с 2016-го ее возглавляет Томас Хеберле), пытаясь оправдаться, только подтвердил сказанное физиком. По его словам, небольшая часть переработанного урана вновь возвращалась в Нидерланды, а 70% —складировалось на неопределенное время на российских заводах в городах Новоуральск, Ангарск и Северск.

Наверняка, если бы переработка урановых „хвостов“ была выгодна, то „акулы империализма“ обогащались бы на ней сами. То же самое касается и стоимости захоронения этих радиоактивных отходов: не выгодно! По оценкам специалистов, в разных странах утилизация одной тысячи тонн этого „добра“ колеблется от двух до 22 млн долларов. И если бы компании Urenco и Eurodif не нашли „Росатом“, а утилизировали эти отходы у себя, то стоимость их продукции возросла бы, как свидетельствуют эксперты, в разы. Выходит, Москва более 10 лет — в 1990-е и 2000-е годы — проводила эту почти благотворительную акцию для богатых западных компаний? Но кому-то же в самой России это было выгодно? Внятного разъяснения, что страна (а не карманы чиновников) получила от заключения таких контрактов, общество никогда так и не услышало. Зато обвинений от атомщиков в адрес тех, кто не согласен с „приращением“ Сибири европейскими урановыми отходами, хоть отбавляй.

А между тем проблема с „хвостами“ уже добралась до Кремля. В августе с. г. Совет при президенте РФ по развитию гражданского общества и правам человека опубликовал доклад по итогам заседания в Иркутской области. В нем прямо указано: „ОГФУ токсичен и радиоактивен, при определенных условиях он обладает летучестью, его хранение на открытых площадках Ангарского электролизного химического комбината представляет особую опасность в силу значительных объемов хранимого материала“. Общий объем ОГФУ, складированный на четырех предприятиях ядерно-топливного цикла, эксперты Совета оценили в один миллион тонн. Куда уж, как говорится, больше?

Отмечается также, что по данным космических снимков от 28 октября 2018 г. и 10 февраля 2019 г. „существенной убыли количества контейнеров в последние годы не произошло. По данным Ростехнадзора, существует риск разгерметизации этих емкостей из-за коррозии. Как отмечается, ‚при разгерметизации контейнеров ОГФУ контактирует с воздушной влагой, образуя плавиковую кислоту (II класс опасности), пары которой при превышении ПДК сильно раздражают верхние дыхательные пути и слизистые оболочки‘. И они ‚могут вызывать острые и хронические отравления, изменения в органах пищеварения и дыхания, сердечно-сосудистой системе, а также изменения в составе крови‘. И далее: ‚Разгерметизация контейнеров с ОГФУ также ведет к радиоактивному загрязнению. В связи с этим хранение и обращение с ОГФУ сопряжено с существенными экологическими и радиационными рисками‘. (Нечто подобное случилось в августе с. г. — на предприятии в Новоуральске произошла утечка радионуклидов, которые могли попасть в Нейво-Рудянский пруд.) Нетрудно представить, что произойдет, например, при авиакатастрофе (недалеко от Ангарского завода находится аэропорт) или пожаре, не говоря уже о террористическом акте.

Учитывая все это, у каждого здравомыслящего человека возникает вопрос: зачем атомщикам при уже имеющемся миллионе тонн ядерного ‚дерьма‘, которое и так ‚покрывается‘ коррозией, грозя экологическими бедами, тащить из Европы еще 12000 тонн запрещенных к ввозу (как бы они ни изворачивались и ни жонглировали словами) урановых отходов? Учитывая аппетиты чиновников, вопрос, видимо, наивный, если не риторический.

Источник

Вторая жизнь урана: что делают в современном мире с отработанным ядерным топливом

Атомная энергетика — одна из самых экологичных с точки зрения выбросов углекислого газа: за 1 кВт⋅ч атомные электростанции выбрасывают всего 12 г СO2. Для сравнения, у природного газа этот показатель составляет 490 г/кВт⋅ч, а у угля — 820 г/кВт⋅ч. Однако атомных электростанций до сих пор не слишком много — в первую очередь, потому что вопрос, что делать с отработанным ядерным топливом, остается нерешенным. Общественное восприятие, часто основанное на мифах, заключается в том, что мы понятия не имеем, что делать с ядерными отходами. «Хайтек» рассказывает, какие технологии утилизации ядерного топлива существуют, какие страны хранят такие отходы и как избегают утечек — таких, как на Фукусиме и в Чернобыле.

Почему атомная энергетика экологична?

По сравнению с электрогенерирующими установками, работающими на ископаемых или возобновляемых видах топлива, атомные электростанции имеют очень легкий углеродный след. Например, при сжигании биомассы выделяется 230 г CO2 за кВт⋅ч, при добыче электричества с помощью гидростанций — 24 г CO2 за кВт⋅ч, и только 12 г CO2 за кВт⋅ч при добыче электричества на атомной станции.

Однако политики предпочитают атомным электростанциям солнечные, ветровые и другие возобновляемые источники энергии — главным образом, потому что использованное ядерное топливо остается радиоактивным, а в обществе и во власти пока отсутствует консенсус, что с ним делать.

Отработанное ядерное топливо можно использовать повторно — для получения огромного количества энергии с нулевым содержанием углерода, которая позволит сократить выбросы парниковых газов.

Существуют разные причины, по которым правительства отказываются от переработки отработанного ядерного топлива. Например, в США основное препятствие для утилизации — опасения в неэффективности затрат и вероятности распространения ядерного оружия. Истоки последнего восходят к решению президента Джимми Картера 1977 года, который запретил перерабатывать ядерное топливо — вместо этого его захоранивают глубоко под землей. Франция, Великобритания и Япония в числе других стран пошли противоположным путем — правительства этих стран воспринимают отработанное ядерное топливо как ценный актив, а не просто отходы, требующие утилизации.

Какое отработанное топливо подлежит переработке?

Существующие на данный момент 440 ядерных энергетических реакторов, работающих по всему миру, производят примерно 10 500 т отработанного топлива в год. Во время производства энергии потребляется только приблизительно 5% урана, а также генерируются побочные продукты, такие как плутоний. Как и оставшийся уран, плутоний подлежит переработке.

В тепловом реакторе нейтроны, которые формируются довольно быстро, замедляются за счет взаимодействия с соседними атомами с низким атомным весом, такими как водород в воде, которая протекает через активную зону реактора. Все, кроме двух из 440 действующих коммерческих ядерных реакторов, являются тепловыми, и большинство из них используют воду как для замедления нейтронов, так и для передачи тепла, которое возникает в процессе распада, в электрические генераторы. Большинство этих тепловых систем — то, что инженеры называют легководными реакторами.

В атомных реакторах используются два изотопа урана — менее распространенный уран-235 и более распространенный уран-238. Обычные реакторы в основном расщепляют уран-235 для выработки энергии, а уран-238 в чистом виде часто считается бесполезным. Так, когда в стандартном реакторе заканчивается уран-235 — это происходит примерно через три года после начала использования, — его дозаправляют, даже если в нем еще много урана 238.

Когда сотрудники АЭС удаляют отработанное топливо, в нем остается около 95% от его первоначальной энергии — другими словами, используется только 5% его энергии. Только около одной десятой добытой урановой руды превращается в топливо в процессе обогащения (во время которого концентрация урана-235 значительно увеличивается), поэтому для выработки электроэнергии используется менее одной сотой от общего энергосодержания материала.

Большую часть (около 94%) отработанного ядерного топлива составляет уран-238, который не делится. Этот компонент является лишь слегка радиоактивным (по сравнению с другими продуктами распада — цезием-137 и стронцием-90) и, будучи отделен от продуктов деления и остальной части материала в отработанном топливе, может быть легко сохранен для будущего использования на слабо защищенных объектах.

Уран-238 также называют расщепляющимся, потому что он иногда распадается при попадании быстрого нейтрона. Он еще называется фертильным, потому что, когда атом урана-238 поглощает нейтрон без расщепления, то превращается в плутоний-239, который, как и уран-235, является делящимся и может поддерживать цепную реакцию. Он и подлежит переработке.

Как перерабатывается ядерное топливо?

Ядерное топливо представляет собой герметичный контейнер из сплавов циркония или стали, в который помещены таблетки с ураном. Когда топливо переходит в разряд отработанного, его извлекают из реактора и путем химического разделения сортируют на бесполезные элементы и вещества, которые можно использовать повторно.

Конкретные схемы переработки отличаются набором применяемых реагентов, последовательностью отдельных технологических стадий и аппаратурным оформлением. Например, в ходе самого распространенного метода переработки PUREX происходит восстановительная реэкстракция плутония из совместного экстракта с ураном и продуктами деления. После удаления оболочки топливо растворяется в азотной кислоте, затем органические растворители извлекают плутоний, который потом используется для производства ядерного оружия.

В отличие от PUREX, процесс пиропереработки позволяет получить не компоненты для ядерного оружия (чистый плутоний), а смесь трансурановых элементов. Их можно использовать для производства энергии.

Пиропереработка основана на гальванизации — использовании электричества для сбора на проводящем металлическом электроде металла, извлеченного в виде ионов из химической ванны. Этот процесс проводится при очень высоких температурах.

Существуют два подхода по пироперераработке отработанного ядерного топлива — российский и американский. В России перерабатывается керамическое (оксидное) топливо из дикосида урана, а в США — металлическое ядерное топливо.

Как с ядерным топливом поступают разные страны?

Переработка ядерного топлива часто воспринимается однозначно — как метод PUREX, который позволяет получать из отработанного топлива чистый плутоний для ядерного оружия. Однако еще в конце прошлого века усовершенствованная технология реакторов на быстрых нейтронах позволила использовать альтернативную стратегию рециркуляции, которая не позволяет получать чистый плутоний ни на одной из стадий переработки.

Таким образом, реакторы на быстрых нейтронах минимизируют риск того, что отработанное топливо от производства энергии будет использоваться для производства оружия. И при этом позволяет повторно использовать отработанное топливо для производства энергии. Несколько таких реакторов были построены и применены для выработки электроэнергии — во Франции, Японии, России, Великобритании и США. Два из них всё еще работают.

К настоящему времени по всему миру переработано около 100 тыс. т (из 290 тыс. т произведенного) отработанного топлива коммерческих энергетических реакторов. Годовая мощность переработки в настоящее время составляет около 5 тыс. т в год.

В частности, переработкой ядерных отходов занимаются Великобритания, Россия и Япония — их коммерческая перерабатывающая мощность составляет 600, 400 и 800 т в год соответственно. Ожидается, что в период с 2010 по 2030 годы в мире будет произведено около 400 тыс. т отработанного ядерного топлива, в том числе 60 тыс. т в Северной Америке и 69 тыс. т в Европе.

Европейские страны активнее используют рециркулированное ядерное топливо. Например, во Франции работает 58 атомных электростанций, которые позволяют генерировать 80% потребностей страны в электроэнергии с помощью атомной энергии, большая часть которой генерируется за счет переработки.

Процесс рециркуляции во Франции выглядит так: отработанный уран с электростанций отправляется на два перерабатывающих завода — UP-2 и UP-3, расположенных на мысе Ла Аг. Там в течение трех лет он находится в деминерализованной воде, после чего отделяется для переработки в оксидное топливо.

Ядерные отходы, которые не подлежат переработке, помещаются в специальные резервуары из стекла цилиндрической формы. В будущем правительство планирует построить глубокое подземное хранилище для этих отходов.

Заводы для переработки ядерного топлива также существуют в Великобритании (Thorp) и Японии (предприятия в Роккасе-Мура и Токае-Мура).

Как обстоят дела в России?

Сейчас в России работают десять стационарных атомных электростанций и одна плавучая — «Академик Ломоносов». Годовая выработка энергии атомными электростанциями в России, по данным Росатома, составляет 204,275 млрд кВт⋅ч — это около 18,7% всей электроэнергии, производимой в стране. В госкорпорации отмечают, что этого достаточно, чтобы обеспечивать электричеством Москву и Московскую область примерно в течение двух лет.

В России уже накоплено около 20 тыс. т собственного отработанного ядерного топлива — при перерабатывающей коммерческой мощности в 400 т в год. Единственным предприятием, на котором ведется переработка отработанных ядерных отходов, является РТ-1 на ПО «Маяк» — предприятии в закрытом городе Озерск в Челябинской области.

На «Маяке» производят компоненты для ядерного оружия, изотопы, системы для хранения и регенерации отработанного ядерного топлива, его утилизации. Предприятие обслуживает Кольскую, Нововоронежскую и Белоярскую АЭС, а также перерабатывает ядерное топливо с атомных подводных лодок.

Второе предприятие РТ-2, в горно-химическом комбинате в Красноярском крае, долгое время находилось в стадии замороженного строительства. На нем планировали организовать хранение отработанного ядерного топлива реакторов АЭС, его переработку и производство нового ядерного топлива для реакторов на быстрых нейтронах. В 2018 году на РТ-2 провели тестовую переработку отработанного ядерного топлива с нескольких российских АЭС.

Срок службы существующих тепловых реакторов в России (к этому типу принадлежат восемь из десяти стационарных АЭС) в ближайшем будущем завершится. Если их заменят быстрыми реакторами, отработанные ядерные отходы станет проще и безопаснее перерабатывать, потребность в добыче новой урановой руды, запасы которой ограничены, почти исчезнет. А благодаря рециркуляции топлива использовать существующие запасы можно будет еще очень долго.

Почему атомная энергетика безопасна?

В истории гражданской ядерной энергетики произошло три крупных аварии на реакторах — на АЭС, расположенных на острове Три-Майл, в Чернобыле и Фукусиме. Это единственные крупные аварии, произошедшие за более чем 17 тыс. совокупных реакторных лет промышленной эксплуатации атомной энергии в 33 странах.

С 1990-х годов новые реакторы строятся по международным правилам — при проектировании АЭС инженеры стремятся к большей стандартизации конструкции, а объекты находятся под надзором регулирующих органов.

Стандартизация предполагает принятие положения по безопасности, которое планирует строительство нескольких физических барьеров между активной зоной реактора и окружающей средой, а также несколько систем безопасности, которые дублируют друг друга. Это позволит избежать человеческой ошибки. Сейчас системы безопасности составляют около четверти капитальных затрат на строительство реакторов.

Атомная энергетика сможет удовлетворить долгосрочные потребности человечества в энергии при условии крайне низкого влияния на окружающую среду. Однако для продолжения широкомасштабного устойчивого производства атомной энергии поставки ядерного топлива должны продолжаться в течение длительного времени. В условиях ограниченных запасов ископаемого топлива перспективы производства атомной энергии и переработки ядерного топлива выглядит очень привлекательными.

Источник