Недавно в РФ ввезли партию ОЯТ (отработанное ядерное топливо) из Германии. На фоне этой новости неплохо бы немного разобраться в проблеме атомной промышленности и энергетики.
Уран-235 - основной топливный ресурс для ядерных реакторов на атомных электростанциях. Добывать его крайне тяжело и затратно, ведь из одной тонны руды добывается от 1,5 до 2,5 кг обогащённого топлива в виде урана-235. Хотя, затем на практике это оправдывается, ведь урановые стержни в виде тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) стабильно вырабатывают энергию в течение 3-5 лет, а суммарная энергия электростанции измеряется в размере от 1 до 10 ГВт.
К примеру, крупнейшие гидроэлектростанции вырабатывают суммарную энергию в размере от 2 до 22 ГВт, однако имеют нестабильный характер работы, потому что выработка энергии зависит от мощности потока воды и её количества. Поэтому, если сравнить однотипные по суммарной мощности гидроэлектростанции и атомные электростанции, то выходит, что выработка энергии в год у АЭС больше. Наример, Красноярская ГЭС и Запорожская АЭС имеют одинаковую вырабатываемую суммарную мощность в 6 ГВт, однако, показатели выработки энергии за год у Красноярской ГЭС - 18 350 млн кВт*ч, а у Запорожской АЭС - 40 млрд кВт*ч.
Когда ТВЭЛы теряют свою функцию, возникает вопрос об их хранении и утилизации. По мере выработки урана-235 в ТВЭЛах образуются отходы в виде урана-238, плутония-239, плутония-240, плутония-241 и фактически всей таблицы Менделеева, с той лишь разницей, что эти элементы сами по себе тоже радиоактивные. До недавнего времени ТВЭЛы просто помещали в хранилище. Однако, сегодня уже речь заходит о возможной переработке ОЯТ. Зачем?
Везде в СМИ звучат подобные слова: "обезопасить ОЯТ от вредного воздействия, уменьшить количество ОЯТ, ведь его проблемно хранить". Это верно, но это лишь малая доля правды. Сегодня профессора и доктора наук тихо поговаривают об истощении запасов ядерного топлива в виде урана-235 по всему миру. Поэтому недавно были приняты меры по поиску нового подобного топлива, пригодного для использования в реакторах. Так вот, решение нашли в виде MOX-топлива. Это смесь из урана-238 и плутония-239. Именно их собираются добывать из ОЯТ. Но для этого топлива необходимы дургие реакторы и более узкие требования к эксплуатации, ведь плутоний-239 крайне нестабилен, поэтому его разбавляют менее активным ураном-238. К слову, такое MOX-топливо не пользуется спросом на мировом рынке, особенно после трагедии на АЭС "Фукусима-1".
Важно отметить, чем являются уран-238 и плутоний-239 для промышленности.
Уран-238 известен тем, что его добывается очень много, по сравнению с ураном-235. Добытую руду называют обеднённой, потому что в ней содержится малое количество урана-235 (0,72%) и большое количество урана-238(99,2%). Представьте теперь, насколько тяжело добыть обогащённый уран в качестве топлива.
Плутоний-239 известен как "оружейный плутоний" и этим всё сказано. Его недостатком для мирного использования является то, что он нестабилен. Если уж совсем проще, то процесс выработки энергии в ядерном реакторе на уране-235 является полностью контролируемым, т.е. довольно легко удержать в заданных рабочих параметрах. Плутоний-239 не так податлив в использовании и довольно опасен для гражданского примерения. Он и более радиоактивный.
К чему я это всё рассказываю? ОЯТ, полученное при выработке урана-235, теперь планируют перерабатывать и производить некое новое топливо в виде MOX-топлива. Дело даже не в том, что топливо уже не сравнить с традиционным. Дело в том, что переработка ОЯТ подразумевает извлечение всего того плохого, что накопилось в ТВЭЛах, причём извлекают нужный плутоний-239 путём экстракции, а это выщелачивание кислотой плутония-239 открытым способом. Примерно таким же образом обогащают уран из добытой руды. Эксперты сходятся на том, что безопаснее оставить ТВЭЛы в закрытом виде и захоронить, чем перерабатывать таким образом. Доля плутония-239 в ОЯТ составляет всего 1%. С другой стороны, есть альтернатива — ускоритель частиц на протонах или нейтронах. Он позволяет извлекать даже из слаборадиоактивных веществ, вроде урана-238, энергию, практически не оставляя за собой радиоактивных отходов. Но переходить на подобные технологии не спешат, хотя давно есть опытные образцы. Многие учёные упираются в то, что элита сверху не даёт разрешение на реализацию.
Почему ядерная энергетика так важна? Потому что это мощный стабильный источник энергии настоящего и недалёкого будущего, с которым ни одна другая электростанция не сравнится.
Сегодня кое-где среди учёных людей возникают речи о дефиците ядерного топлива. Есть ли дефицит на самом деле? Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения на 2013 год, которые потребляют в год 67 тысяч тонн урана. Его производство обеспечивает лишь 60% объёма его потребления, остальное извлекалось из утилизируемых ядерных головных частей российских ракет по программе ВОУ-НОУ. Производством урана по договору ВОУ-НОУ занималась сама РФ, но, как раз, в 2013 году его срок истёк. Таким образом, после 2013 года в мире действительно дефицит этого топлива. Более того, если посмотреть карту разведанных месторождений, где добывают топливо, то количество стран можно пересчитать по пальцам. Но это ещё не всё. Как сказал профессор ядерной физики Острецов И.Н., мир сегодня имеет не только дефицит урана, но дефицит электроэнергии в общем, всё это на фоне увеличивающегося потребления. В мире примерно 7 млрд человек, каждому необходимо хотя бы 2 кВт мощности — 14 ТВт в сумме. Производится в мире на данный момент всего около 6 ТВт установленной мощности.
Что предпринимает мировая ассоциация для решения проблемы? Некоторые из них даже очень коодинальные, к примеру, профессор ядерной физики Острецов И.Н. утверждает, что взрыв и утечка на станции "Фукусима-1" был заранее спланирован. А многие современные конфликты связаны не только с "чёрным золотом", но и урановой рудой. События на Украине в текущий момент, включая катастрофу на Чернобыльской АЭС в прошлом, тоже связаны с добычей и использованием урана-235.
В дополнение к вышесказанному. Известная российская корпорация "Росатом" сегодня владеет многими рудниками по всему миру: Америка, Африка и Азия. Все основные добывающие страны. Так же известно, что большая часть добытого урана корпорацией "Росатом" экспортируется в США и другие страны, а импортируются ОЯТ для переработки и захоронения. Это началось ещё в далёком 1987 году, тогда поставки атомного топлива в США были начаты советским “Техснабэкспортом” и впоследствии постоянно наращивались. В 1994 году РФ и США подписали контракт, по которому Россия предоставляла США услуги по превращению полутысячи тонн оружейного урана в топливо для электростанций. Эксперты утверждают, что у США нет индустрии обогащения урана, поэтому эту роль доверили РФ. Кризис 2008 и последующих годов отразился не только на снижении стоимости нефти, но и на снижении стоимости ядерного топлива, о чём почти не говорят. Причём снижение цен на уран-235 повторилось и во время второй волны кризиса в 2011 году, сразу после катастрофы на АЭС "Фукусима-1". После катастрофы на АЭС "Фукусима-1" япония полностью остановила все атомные электростанции, а Германия решила вообще выйти из ядерной энергетики. В 2013 году, когда весь объем по сделке с США был переработан, имеется в виду договор ВОУ-НОУ, те заключили с "Техснабэкспортом" новый контракт — теперь уже на обогащение в России американского урана. Ранее я вспоминал некого Игоря Острецова, так вот, у него есть готовый проект по эффективному производству энергии из ядерного топлива, которое фактически не оставляет вредных радиоактивных отходов, но проект не желают осуществить. Похоже, на тот самый случай, когда мировые нефтедобывающие корпорации блокируют более дешёвые и экологичные виды топлива.
Слишком много пересекающихся фактов связано с историей ядерной энерегетики.
Вывод: Как посмотреть? Возможно, дефицитное ядерное топливо куда ценнее запасов нефти и газа. Ведь будущее кроется за ещё более широким использованием электроэнергии: региональное потребление энергии выросло с 1990 по 2008 год: на Ближнем Востоке — на 170 %, в Китае — на 146 %, в Индии — на 91 %, в Африке — на 70 %, в Латинской Америке — на 66 %, в США — на 20 %, в ЕС — на 7 %, и всём мире — на 39 %. Проблема сегодня ещё в том, что электроэнергию нельзя накапливать и за 2008 год все АЭС в мире произвели 8 ПВт·ч, тогда как до потребителей дошло лишь 2,7 ПВт·ч. Поэтому сейчас так серьёзно взялись за контроль потребляемых ресурсов. Тотальный контроль за всем, в том числе человеческим ресурсом-потребителем, наводит на дурные мысли о «золотом миллиарде» и всяких подобных слухах. Важно помнить, что ничего мощнее источника энергии на ядерном топливе не существует и что этого вещества крайне мало. Тем не менее, элита даже не даёт использовать его эффективно. Похоже проблема сводится к необходимому, заложенному в мировом обществе, капиталистическому неравенству — общедоступное и дешёвое автоматически всех уравнивает, об этом и говорит академик Острецов. Но, пожалуй, самое главное из этого всего то, что постоянно идёт борьба за ресурсы, которую маскируют под разными предлогами, причём эта борьба будет усиливаться.
Для справки: 1 кг необогащённого урана стоит всего 40$, 1 кг обогащённого урана стоит уже 40000$. Это к вопросу о сложности и затратах на его обогащение.