Куда девают отработанное ядерное топливо

ПРОДУКЦИЯ И УСЛУГИ

Что такое отработавшее ядерное топливо?

Отработавшее ядерное топливо – это уран, поработавший в ядерном реакторе и содержащий радиоактивные продукты деления. Поэтому его называют также облученным или выгоревшим ядерным топливом.

Чем ОЯТ отличается от радиоактивных отходов (РАО)? Прежде всего тем, что ОЯТ — это ценный продукт, содержащий 2 полезных компонента — невыгоревший уран и трансурановые элементы. Кроме того, среди продуктов деления содержатся радионуклиды (радиоактивные изотопы), которые можно с успехом применять в промышленности, медицине, а также в научных исследованиях.

После удаления из реактора, отработанное ядерное топливо (ОЯТ) сохраняет радиоактивность и выделяет тепло. Поэтому в течение некоторого времени такое топливо выдерживают в бассейнах под водой для отвода теплоты и защиты от ионизирующего излучения. Следующим шагом может быть:

• окончательное захоронение – завершение открытого топливного цикла как это делается в США, Канаде и Швеции.
• переработка отработанного ядерного топлива для дальнейшего использования – закрытый топливный цикл. Путь закрытого топливного цикла выбрали Россия, Великобритания, Франция и Япония.

Хранение отработанного ядерного топлива первоначально осуществляется непосредственно в реакторном отделении. Затем оно перемещается в другое место на специальные склады “сухого хранения”. В закрытом топливном цикле для современных легководных реакторов топливо проходит точно такой же путь. Начиная с урановых рудников и заводов, уран проходит все стадии преобразования и обогащения для изготовления реакторного топлива. После удаления топлива из реактора топливные стержни проходят обработку на перерабатывающих заводах, где они дробятся и растворяются в кислоте. После специальной химической обработки из отработанного топлива выделяют два ценных продукта: плутоний и неиспользованный уран. Примерно 3% топлива при этом остается в качестве высокоактивных отходов. После битумирования, бетонирования или остекловывания эти высокорадиоактивные материалы подлежат длительному захоронению.

В отработанном ядерном топливе содержится примерно 1% плутония. Это очень хорошее ядерное топливо, которое не нуждается ни в каком процессе обогащения. Плутоний можно смешать с обедненным ураном и получить смешанное оксидное топливо или MOX-топливо, которое поставляется в виде свежих топливных сборок для загрузки в реакторы. Его можно использовать для загрузки в реакторы. Восстановленный уран может возвращаться на дополнительное обогащение или поставляться в виде свежего топлива для действующих реакторов. Закрытый топливный цикл является более эффективной системой максимального использования урана без его дополнительной добычи на рудниках (в энергетических единицах экономия составляет около 30%). И хотя промышленность сразу одобрила этот подход, такие схемы переработки отработанного ядерного топлива пока не получили широкого распространения.

Одна из причин столь неполного использования возможностей урана заключается в том, что большая часть существующих промышленных реакторов относится к так называемым «легководным» реакторам ЛВР. Они во многом хороши, но при этом не рассчитаны на выжимание из топлива всей энергии до последнего ватта. Однако существуют и другие типы реакторов – так называемые «быстрые» (реакторы на быстрых нейтронах), способные «перерабатывать» отработавшее топливо с извлечением куда большего количества энергии.

Куда отправляют отработанное ядерное топливо

Что из себя представляет ядерное топливо? Это таблетки диоксида урана ( каждая заменяет около 400 кг угля ) , помещенные в циркониевые трубки.

Такие трубки являются тепловыделяющим элементов (ТВЭЛ), которые в последствии объединяют в тепловыделяющею сборку (ТВС), их как раз и опускают в реактор. Такие сборки служат в реакторе 3-4 года. Что делают с ТВС дальше?

После того как они перестали выделять необходимое количество энергии, их извлекают из реактора и помещают в бассейн выдержки, где выдерживают от 3 до 5 лет. За это время активность и саморазогрев сборки уменьшается.

Интересный факт: новая сборка практически не радиоактивна, а вот отработанная довольно сильно фонит, поэтому работают с ней весьма осторожно ( в момент ее переноса, в реакторном зале никто не находится). Обусловлена такая радиоактивность тем, что атомы урана в процессе химической реакции распадаются на большое количество радиоактивных элементов, образуется несколько десятков изотопов, каждый из которых радиоактивен.

После бассейна сборки отправляют в хранилища на территории АЭС.

Этапы жизни ОТВС ( отработанная ТВС ) после выхода на “пенсию”:

1) длительное хранение

Хранение представляет из себя очередь ОТВС-ок на переработку.

Переработка позволяет вернуть неизрасходованный уран обратно в топливный цикл и выделить еще некое количество полезных и нужных приколюх, а все ненужное также придется захоронить (благо объем бяки сильно уменьшает). В России переработкой занимает 3 предприятия :

– печально известный «МАЯК» в Челябинской области, отравивший в свое время реку «Теча»

– Сибирский химический комбинат под г. Томском

– Горно-химический комбинат в Красноярском крае

На предприятия ОТВС доставляются в специальных вагонах ТУК-ах ( транспортно-упаковочный комплект ).

Они обеспечивают безопасность транспортировки даже при аварийных ситуациях на железной дороге. В пути ОТВС нагреваются до 80 ̊ и их приходится охлаждать на предприятии в узле расхолаживания. Охлаждаются они за 5 часов до 30 ̊. Охлаждение происходит водой, которая затем очищается и опять идет в дело, т.е. не сбрасывается в окружающую среду.

Далее все операции происходят в воде. Разбирается ТУК и извлекаются ОТВС. ТУК дизактивируют до определенных норм и отправляют на следующую АЭС за новыми ОТВС. А ОТВС которые остались на предприятии хранятся до момента переработки.

Получается, что отработанное ядерное топливо никто не захоранивает. Захоронению подлежат только ядерные (радиоактивные) отходы, которые остаются после переработки. Захоронение – это размещение отходов в специально подготовленных местах (могильник ядерных отходов) без цели дальнейшего их использования. Захоронению подлежат отходы, переведенные в твердое состояние и упакованные надлежащим образом.

«Отработавшее ядерное топливо не может храниться на заднем дворе»

Что Беларусь будет делать с радиоактивными отходами Островецкой АЭС?

14 января в Островце обсуждали доклад по Стратегической экологической оценке (Доклад по СЭО) Стратегии по обращению с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) Островецкой АЭС. Экологи считают, что Доклад по СЭО еще раз подтверждает, что решений для безопасной изоляции опасных радиоактивных отходов не существует, а промежуточные компромиссные варианты непомерно дороги.

Куда отправятся отходы с Островецкой АЭС, какой будет цена вопроса и чего стоит опасаться белорусам, рассказывает эколог, член совета общественного объединения «Экодом» Татьяна Новикова.

— Когда принималось решение о строительстве АЭС, белорусские власти заявляли, что по соглашению с Россией ядерные отходы будут вывозиться на территорию РФ.

— В межправительственном соглашении идет речь в весьма обтекаемой формулировке о возможности отправки ОЯТ в Россию на так называемую переработку. После переработки, если она вообще состоится (почему в этом есть сомнения, поясню немного ниже), ее высокорадиоактивные отходы должны отправляться обратно в Беларусь! Мы еще в 2009-2012-х годах много говорили о том, что отходы, включая ОЯТ, в любом случае останутся в Беларуси. Причин несколько. Главная — это законодательство Российской Федерации и практический опыт в отношении отходов других стран, где работают российские АЭС, например, Украины.

Российское законодательство требует возврата отходов переработки отработавшего топлива в страну происхождения и этого же требует мировая практика, зафиксированная в том числе в документах МАГАТЭ. Так это делалось в украинском случае, и так, возможно, будет происходить с Беларусью после 2045 года.

То есть, такой опции — забрать насовсем — никогда не было, и мы это объясняли еще с 2009 года. Информация о вывозе ОЯТ навсегда в Россию — это всего лишь пропаганда, осознанное введение в заблуждение.

С другой стороны, есть шанс, и он очень велик, что ОЯТ вообще никуда за пределы Беларуси вывозиться не будет, и это хорошо показано в СЭО.

— Если отходы топлива будут вывозиться в Россию только для переработки, то что в итоге будет возвращаться в Беларусь?

— Так называемая переработка ОЯТ сегодня во всем мире — это извлечение изотопов урана и плутония для их дальнейшего использования или безопасного хранения. Это и крайне сложный, и экологически опасный процесс, который производят очень немногие страны (Россия, Великобритания, Франция) на единичных мощностях. США, будучи страной-обладателем наибольшего парка энергетических реакторов, отказались от этой практики ввиду ее дороговизны и опасности.

Белорусская АЭС может попасть в энергетическую блокаду

То есть, отработавшее высокорадиоактивное топливо режут, растворяют, извлекают уран и плутоний, а опасные отходы, содержащие целый спектр других высокоактивных элементов в жидком и твердом виде, — возвращают в страну происхождения. Такова сегодня мировая практика. И опять же, законодательство России запрещает оставлять отходы других стран на ее территории.

Возвращаемые в Беларусь отходы переработки ОЯТ будут сохранять свою опасность на протяжении сотен тысяч лет. Хранить их дорого, технологий по безопасному захоронению в мире еще нет, и это подтверждает документ, вынесенный сегодня в Островце на обсуждение! Именно поэтому страны сегодня отказываются от переработки и от наработки ОЯТ, то есть закрывают свои АЭС.

— Почему у вас есть сомнения в том, что Россия заберет ОЯТ Белорусской АЭС на переработку?

— Чтобы ОЯТ отправилось в Россию на переработку, необходим ряд условий: межправительственное дополнительное соглашение о переработке, мощности для хранения и переработки на российской стороне, инфраструктура и оборудование для транспортировки. На сегодняшний день все составляющие этого процесса полностью отсутствуют, ни одной их них нет даже в проекте, включая межправительственное соглашение.

В Докладе по СЭО говорится, что примерный срок, когда завод для переработки и площадки для хранения в России могут быть построены, — это 2045 год. Реалии показывают, что российские хранилища ОЯТ уже переполнены, там не хватает мощностей для переработки собственного ОЯТ, особенно учитывая то, насколько дорогой, технически сложный и экологически опасный этот процесс.

Кроме того, в России растут протестные настроения против строительства новых мощностей и площадок по хранению и переработке, бюджеты «Росатома» сокращаются, а экономическая ситуация в России ухудшается в целом.

В этой ситуации гарантировать то, что к 2050 году вся инфраструктура будет создана фактически с нуля, не сможет никто, включая Путина. Особенно учитывая время строительства новых заводов — это в среднем может занять до нескольких десятилетий.

Глава «Росатома»: для нас Белорусская АЭС — проект № 1

Кроме того, есть практика работы российских АЭС в других странах, когда топливо вообще не вывозится. Это пример Литвы и Игналинской АЭС — за все время эксплуатации отработавшее топливо никогда не вывозилось в Россию, и уже никогда вывезено не будет. И это не вина и не проблема Литвы, у России просто уже нет физических возможностей это делать, но зато есть аппетиты у «Росатома» — осваивать новые проекты и новые деньги там, где это еще легко — не в области обращения с отходами.

Еще одним аспектом так называемой переработки является стоимость этого процесса для страны. В среднем в мире 1 кг переработки стоит около 1000 долларов плюс логистические расходы. Мы когда-то посчитали, опираясь на цифры российской «Экозащиты», что стоимость переработки всего ОЯТ Белорусской АЭС может быть сопоставимой со стоимостью ее строительства.

Для Украины это было серьезным аргументом задуматься об отказе от переработке и начать строить свое сухое хранилище для отработавшего топлива.

— Если Литва хранит у себя отработавшее топливо с Игналинской АЭС, то почему Беларусь не может поступать так же?

— Обращение с ОЯТ Игналинской АЭС дорого обошлось бы Литве, если бы не помощь и не финансирование ЕС. Я боюсь, что Россия или ЕС не будут давать Беларуси безвозмездные гранты на это. Литве дали, потому что не она принимала решение о строительстве АЭС, но она решила закрыть ее по требованию Евросоюза.

Проблема в том, что это топливо, как и процесс его хранения, является самой опасной «изюминкой» АЭС на многие тысячелетия. Американцы не могут найти решения хранения и захоронения ОЯТ своих АЭС, потому что ни одна из корпораций сегодня не может взять на себя смелость предложить надежную изоляцию ОЯТ на миллион лет.

Беларусь же говорит об этом с необычайной, даже инфантильной легкостью! Но ОЯТ не может храниться на заднем дворе под козырьком, как это делали с упавшим корпусом реактора, и в грязи не может, это против всех правил, и может быть чревато очень серьезными последствиями для страны.

Что доказали стресс-тесты Белорусской АЭС и чего доказать они не могли

Доклад по СЭО говорит нам о каких-то расчетах, оценках, но его разработчики не могут ответить на базовые вопросы — где будут храниться отходы после их наработки и сколько это будет стоить? В Беларуси ведь кроме пристанционных бассейнов выдержки ОЯТ, где оно может находиться не более 10 лет, ничего нет!

А создание хранилищ для ОЯТ, и даже пристанционной площадки, требует очередного финансирования, очередных немалых бюджетов! Скандинавские страны сегодня оценивают свои временные приповерхностные хранилища в 9 млрд евро каждое. Где Беларусь планирует взять эти деньги?

Доклад по СЭО, при этом, не озвучивает ни одной цифры, ни одного экономического показателя, хотя это требуется по закону.

— Какое решение в данной ситуации видится наиболее дешевым и наименее опасным?

— Как бы это не прозвучало, но наиболее грамотное, в том числе по экономическим соображениям, решение — это отложить пуск Белорусской АЭС до того момента, пока не будут найдены реальные безопасные и экономически приемлемые решения по обращению с ОЯТ.

Не обещания этих решений, а конкретные вещи, уже прежде реализованные на практике другими странами, и конкретные бюджеты в виде выделенных денег.

Источники:

https://www.aem-group.ru/mediacenter/informatoriy/chto-takoe-otrabotavshee-yadernoe-toplivo.html
https://zen.yandex.ru/media/id/5bb2735fcfd97c00ab11f8c8/5bfaebf7b6094100a9fec227
https://naviny.by/article/20190114/1547480681-otrabotavshee-yadernoe-toplivo-ne-mozhet-hranitsya-na-zadnem-dvore