Перспектива использования мусора всегда меня завораживает. Будь то использованные батареи, солнечные панели или отработанное ядерное топливо, получение пользы от чего-то, предназначенного для утилизации, кажется выгодным во всех отношениях.
В атомной энергетике вопрос утилизации отходов всегда представлял собой сложную задачу, поскольку с этим материалом необходимо обращаться осторожно. В новой статье я подробно рассмотрел вопрос о том, что будут означать для отходов отработанного ядерного топлива в связи с появлением передовых ядерных реакторов. Новые теплоносители, виды топлива и логистика, которые могут появиться в проектах компаний, могут потребовать некоторых корректировок.
Мои репортажи также помогли ответить на еще один вопрос, который не давал мне покоя: почему мир не перерабатывает больше ядерных отходов?
В отработанном ядерном топливе, извлеченном из реакторов, все еще содержится много пригодного для использования урана. Более эффективное использование отработанного топлива могло бы сократить как количество отходов, так и необходимость добычи нового материала, но этот процесс дорогостоящий, сложный и не на 100% эффективный.
Сегодня Франция обладает крупнейшей и наиболее развитой программой переработки отработанного ядерного топлива в мире. Завод в Ла-Аге на севере Франции способен перерабатывать около 1700 тонн отработанного топлива в год.
На заводе используется процесс PUREX: отработанное топливо растворяется в кислоте и подвергается химической обработке для извлечения урана и плутония, которые затем разделяются. Плутоний используется для производства смешанного оксидного (МОХ) топлива, которое может использоваться в смеси для заправки обычных ядерных реакторов или отдельно в качестве топлива в некоторых специализированных конструкциях. А уран может быть повторно обогащен и использован в стандартном низкообогащенном урановом топливе.
Переработка ядерного топлива может сократить общий объем высокоактивных ядерных отходов, требующих специальной обработки, говорит Эллисон Макфарлейн, директор Школы государственной политики и глобальных отношений Университета Британской Колумбии и бывший председатель Комиссии по ядерному регулированию.
Но есть один нюанс. Сегодня золотым стандартом для постоянного хранения ядерных отходов является геологическое хранилище — глубокое подземное хранилище. В зависимости от конкретного хранилища, ключевым ограничивающим фактором является не объем, а количество материала, который можно вместить в такие хранилища. А отработанное МОКС-топливо выделяет гораздо больше тепла, чем обычное отработанное топливо, говорит Макфарлейн. Поэтому даже при меньшем объеме материал может занимать столько же или даже больше места в хранилище.
Также сложно создать настоящий замкнутый цикл: уран, получаемый в результате переработки, загрязнен изотопами, которые трудно отделить, говорит Макфарлейн. Сегодня Франция, по сути, сохраняет уран для возможного будущего обогащения в качестве своего рода стратегического запаса. (Исторически она также экспортировала часть урана в Россию для обогащения.) И хотя МОКС-топливо можно использовать в некоторых реакторах, после его использования переработка технически представляет собой сложную задачу. Поэтому сегодня в лучшем случае топливо можно использовать дважды, а не бесконечно.
Связанная статья
«Каждый ответственный аналитик понимает, что независимо от того, насколько хорош ваш процесс переработки отходов, в конечном итоге вам все равно понадобится геологическое хранилище», — говорит Эдвин Лайман, директор по безопасности атомной энергетики в Союзе обеспокоенных ученых.
Переработка ядерного топлива также имеет свои недостатки, добавляет Лайман. Один из рисков связан с плутонием, образующимся в процессе, который может быть использован в ядерном оружии. Франция принимает меры по минимизации этого риска, быстро превращая плутоний в МОКС-топливо.
Переработка урана также довольно дорогостояща, а запасы урана существенно не ограничены. «В настоящее время переработка не приносит экономической выгоды», — говорит Пол Дикман, бывший сотрудник Министерства энергетики и Комиссии по ядерному регулированию.
По его словам, Франция несет более высокие издержки, связанные с переработкой урана, в основном по политическим причинам. У страны нет запасов урана, и сегодня она импортирует его. Переработка помогает обеспечить ее энергетическую независимость: «Они готовы платить надбавку за национальную безопасность».
В настоящее время в Японии строится завод по переработке отработанного ядерного топлива, однако проект, строительство которого началось в 1993 году и первоначально планировалось ввести в эксплуатацию к 1997 году, сопровождается задержками. Теперь же ожидается, что завод откроется к 2027 году.
Дикман считает, что новые технологии могут сделать переработку более привлекательной, и таким ведомствам, как Министерство энергетики, следует проводить долгосрочные исследования передовых технологий разделения. Некоторые компании, работающие над усовершенствованными реакторами, заявляют о планах использовать альтернативные методы переработки в своем топливном цикле.
Эта статья взята из The Spark, еженедельной рассылки MIT Technology Review о климате. Чтобы получать её на свою электронную почту каждую среду, подпишитесь здесь.
Источник: www.technologyreview.com
