«Новый атомный эксперт». Найти баланс
«НАЭ» продолжает серию публикаций самых важных архивных материалов из журнала «Атомная энергия». На этот раз наше внимание привлекла статья 1992 года, один из авторов которой — Евгений Адамов, нынешний научный руководитель проектного направления «Прорыва», а также Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники им. Н. А. Доллежаля. Статья посвящена необходимости достижения радиационной эквивалентности — по сути, в ней впервые описана современная концепция замыкания ядерного топливного цикла. Комментирует статью главный радиоэколог «Прорыва» профессор Виктор Иванов.
Атомная энергия. 1992. Вып. 1
Достижение радиационной эквивалентности при обращении с радиоактивными отходами ядерной энергетики.
Е. О. Адамов, И. Х Ганев, В. В. Орлов (НИКИЭТ).
Ядерная энергетика может рассматриваться в качестве реалистического пути радикального решения топливно-энергетических проблем, встающих в связи с неизбежным в следующем веке ростом производства энергии, который должен сопровождаться и ужесточением требований, предъявляемых к ядерной технологии, в первую очередь к безопасности реакторов, АЭС и радиоактивных отходов. Есть два подхода к безопасности, в тех или других пропорциях сочетающихся в практической работе. Один из них можно назвать инженерной безопасностью, достигаемой наращиванием инженерных систем и барьеров для предотвращения аварий и выхода радиоактивности в окружающую среду. Этот подход, преобладающий в современной ядерной практике, имеет, однако, экономические и другие пределы.
Второй подход состоит в максимальном использовании в целях безопасности фундаментальных физических и химических свойств ядерного топлива, радиоактивных отходов и компонентов ядерной техники. Для него введен в широкий обиход термин «внутренне присущая безопасность». Этот подход получает все большее использование в разработках перспективных реакторов, но может быть полезен и в других аспектах ядерной техники. Применительно к радиоактивным отходам ядерной энергетики внутренне присущая (или естественная) безопасность может быть достигнута благодаря их ничтожно малому объему вследствие в миллионы раз большей калорийности ядерного топлива в сравнении с химическим, возможности выделения наиболее опасной долгоживущей части актиноидов с возвратом и сжиганием (делением) в реакторах и постепенного снижения со временем опасности остальной части отходов вследствие радиоактивного распада.
Продукты деления и активации нейтронами могут быть скомпактированы и выдержаны в охлаждаемых и обслуживаемых хранилищах небольшого объема в течение времени, необходимого для их распада до уровня, при котором радиационная опасность сравнивается с таковой для природного урана (вместе с продуктами распада), извлеченного из недр земли и использованного в реакторах. В этом случае может быть осуществлено их радиационно-эквивалентное захоронение, не нарушающее природного радиационного равновесия.
Количество долгоживущей радиоактивности, которое может образоваться в результате функционирования ядерной энергетики, примерно в 108 раз меньше природной радиоактивности планеты, содержащей 1015 тонн урана и тория. Поэтому речь может идти лишь о локальном нарушении радиационного равновесия, а не глобальном. Захоронение распавшихся радиоактивных отходов в природных формациях, откуда извлечена часть урана (или в других местах, если будет доказана их предпочтительность с точки зрения радиационной безопасности), будет соответствовать этому требованию.
Подобная эквивалентность может быть соблюдена, если будут найдены физико-химические формы захораниваемых отходов, при которых скорость их миграции наружу из мест захоронения не превысит таковую для урана и продуктов его распада. Рассматриваемая схема обращения с радиоактивными отходами заслуживает изучения, так как имеет качества, позволяющие рассчитывать на ее экономичность, простоту и наглядность доказательств безопасности. Важной является и «обратимость» технологии, позволяющая принимать необходимые меры при возникновении новых обстоятельств, а также извлекать при появлении такой потребности ценные компоненты.
В современной ядерной энергетике с открытым топливным циклом на одну тонну продуктов деления расходуется примерно 200 тонн природного урана. Но с переходом к замкнутому циклу и расширенному воспроизводству это количество будет резко снижаться. В конечном счете ядерная энергетика деления, вероятно, уступит место какой-то лучшей энергетической технологии (хотя при решении проблем безопасности АЭС и обращения с отходами не видно каких-либо ресурсных или экологических ограничений на длительность функционирования ядерной энергетики) и встанет вопрос о сжигании в реакторах всех (или почти всех) имеющихся актиноидов, в том числе и 238U, так как в нем накопится значительное количество 232U.
Необходимость полного сжигания урана, входящего в топливную загрузку выводимых реакторов, продлит срок службы ядерной энергетики примерно на 50−100 лет при постепенном снижении ее мощности. В предельном случае можно говорить о примерном равенстве массы извлеченного урана и продуктов деления.
Полный материал читайте в «Новом атомном эксперте». https://clck.ru/3DGuqW