А. Е. СИНЦОВ1, В. А. АПСЭ2, А. Н. ШМЕЛЕВ2
1ФГУ "Научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности"
2Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
О КОНЦЕПЦИИ ЯДЕРНОГО ЦЕНТРА ПО ОБРАЩЕНИЮ
С ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ
Рассматриваются предпосылки создания ядерного центра по обращению с ядерным топливом и его возможная структура.
Ожидается [1, 2], что реализация утвержденной в 2006 г. Правительством РФ Программы «Развития атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года» [1] приведет к значительному увеличению ежегодной потребности в природном уране (далее уран), для удовлетворения которой может даже потребоваться воспроизводство делящихся материалов (ДМ) в быстрых реакторах. Более того, при ежегодной потребности в уране в 12 тыс. т. (запланированная ежегодная потребность в уране начиная с 2020 г. [2]) прогнозные ресурсы урана, которые оцениваются в 1 млн. т., исчерпаются через ~ 80 лет [2], поэтому переход на замкнутый ядерный топливный цикл (ЗЯТЦ) весьма в не далеком будущем для России оказывается неизбежным.
Безусловно, важным в этих условиях будет вопрос, связанный с моментом создания ЗЯТЦ. Здесь могут существовать две разных точки зрения. Первая – замыкание ЯТЦ необходимо произвести одновременно с вводом новых атомных станций, ориентированных на данный ЗЯТЦ. Это позволит перевести атомную энергетику на инновационное ядерное топливо и уменьшить или полностью избежать проблем, характерных для ЗЯТЦ. Вторая – замыкание ЯТЦ необходимо произвести тогда, когда будут освоены эффективные и сравнительно недорогие технологии переработки и изготовления топлива, основанного на искусственных ДМ. Правда, в этом случае использование инновационного топлива в атомной энергетике может быть ограничено требованиями безопасности работающих атомных станций.
Одним из весомых аргументов, который заметным образом повлияет на принятие решения о замыкании ЯТЦ, будет снижение затрат на его создание и функционирование. Известно, что одним из способов снижения затрат, связанных с замыканием ЯТЦ, является укрупнение предприятий ЯТЦ, например, в рамках международного центра по обращению с ядерным топливом. В рамках данного центра предлагается интернационализировать предприятия по переработке и изготовлению ядерного топлива, а также, возможно, установки по наработке искусственных ДМ.
Очевидно, что во многом структура центра, а также его масштаб и количество предприятий должны определяться свойствами использующегося в атомной энергетике топлива. Другими словами, чем выше будет глубина выгорания топлива, тем большему числу стран центр мог бы оказывать услуги, чрезмерно не увеличив, при этом, производительные мощности и нагрузку на окружающую среду. К примеру, используя в ЯТЦ такие искусственные изотопы, как 237Np и/или 231Pa, возможно получить топливо со стабилизированными размножающими свойствами, позволяющее достигать глубоких выгораний. Более того, данные изотопы являются нейтронными предшественниками изотопов 238Pu и 232U, которые признаны МАГАТЭ в качестве изотопов, повышающих защищенность ядерных материалов в ЯТЦ. Следовательно, вовлечение в ЯТЦ 237Np и 231Pa позволило бы решить две ключевых проблемы атомной энергетики – проблему нераспространения и эффективного использования природного сырья.
Как известно, для накоплении заметных количеств 231Pa и 237Np, накопление которого станет актуальным по мере исчерпания 235U, могут использоваться установки термоядерного синтеза (УТС), в жестком спектре которых эти нуклиды могут накапливаться при облучении 238U и 232Th. Также, при необходимости, УТС могут выступать в качестве наработчиков значительного количества инновационного топлива, топлива повышенной защищенности. Для этих целей при облучении 238U и 232Th достаточно смягчить спектр нейтронов. Более того, вовлечение термоядерной технологии в ЯТЦ позволит минимизировать объемы радиоактивных отходов [4].
Таким образом, интернационализация ЯТЦ могла бы значительно способствовать развитию не только ядерных, но и термоядерных технологий, что в свою очередь упрочило бы позиции российских технологий на мировом рынке.
Список литературы
1. Федеральная целевая программа «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года» утверждена Постановлением Правительства РФ от 6 октября 2006 г. № 000
2. Энергетическая стратегией России на период до 2020 года утверждена распоряжение Правительства РФ от 28 августа 2003 г. № 1234-р.
