15 января 2020

Малые модульные реакторы: вызов в плане обращения с отработавшим топливом?

Рисунок, изображающий модуль реактора «Роллс-Ройс» на грузовике: это одна из многих разрабатываемых в настоящее время конструкций ММР. Многие такие модульные реакторы спроектированы достаточно компактными, чтобы их можно было перевозить грузовым транспортом или в грузовых контейнерах

Ученые и исследователи, занимающиеся ядерной энергетикой, говорят о малых модульных реакторах (ММР) вот уже много лет — но какие проблемы, связанные с обращением с отработавшим топливом, создаст их внедрение, ожидаемое в следующем году? По словам экспертов, это зависит от конструкции конкретного ММР и от существующей в стране практики обращения с отработавшим топливом.

ММР являются относительно небольшими и гибкими: они обладают мощностью до 300 МВт(эл.), и их производительность может изменяться с учетом спроса. Это делает их особенно привлекательными для использования в отдаленных районах с менее развитыми электросетями, а также в качестве дополнения к возобновляемым источникам энергии и для применений, не связанных с производством электроэнергии. После изготовления ММР могут быть перевезены и установлены в нужном месте, поэтому ожидается, что они будут более доступными по цене.

Во всем мире существует примерно 50 конструкций и проектов ММР, находящихся на разных этапах разработки. Три ММР в Аргентине, Китае и России находятся на завершающих этапах строительства или ввода в эксплуатацию, и все они должны начать функционировать в период с 2019 по 2022 годы.

Страны, в которых уже существуют ядерно-энергетические программы, занимаются утилизацией отработавшего топлива на протяжении десятилетий. Они приобрели большой опыт и располагают надлежащей инфраструктурой. По словам Кристофа Ксерри, директора Отдела ядерного топливного цикла и технологии обращения с отходами МАГАТЭ, для этих стран обращение с отработавшим топливом, производимым ММР, не будет представлять собой проблему, если они решат использовать ММР, основанные на существующих технологиях.

«Поскольку малые модульные реакторы такого типа будут работать на том же топливе, что и традиционные крупные атомные электростанции, с их отработавшим топливом можно обращаться так же, как и с отработавшим топливом крупных реакторов», — сообщил г-н Ксерри. Что касается основанных на новых технологиях ММР, таких как высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы, в которых используется топливо, упакованное в графитовые призматические блоки или графитовые шары, то даже для них страны с атомными электростанциями уже имеют решения, позволяющие хранить отработавшее топливо и обращаться с ним. «Они могут либо использовать существующую инфраструктуру, либо приспособить ее к новым потокам радиоактивных отходов», — отметил г‑н Ксерри.

Странам, приступающим к развитию ядерной энергетики, следует тщательно рассмотреть вопрос об обращении с отработавшим топливом и создать надлежащую инфраструктуру. Им будет необходимо это сделать, даже если они отдадут предпочтение традиционным атомным электростанциям или ММР, основанным на существующих технологиях.

«Они столкнутся с дополнительными трудностями, если сделают выбор в пользу первых в своем роде или менее устоявшихся технологий, поскольку в таком случае будет иметься меньше опыта и меньше контрольных показателей для управления всем топливным циклом, — сообщил г-н Ксерри. — Решения по обращению с отработавшим топливом и радиоактивными отходами, образующимися в результате работы ММР, будут наряду с надежностью поставок топлива входить в число наиболее важных факторов, принимаемых во внимание при выборе той или иной технологии».

Некоторые конструкции ММР позволяют сократить объем задач, связанных с обращением с отработавшим топливом. Построенные соответствующим образом электростанции требуют менее частой перегрузки — каждые 3–7 лет — по сравнению с 1–2 годами для традиционных электростанций, а некоторые спроектированы таким образом, что могут работать без перегрузки до 30 лет. Однако даже в таких случаях останется некоторое количество отработавшего топлива, которое будет необходимо надлежащим образом утилизировать.

Для решения этих вопросов и оказания поддержки странам, приступающим к развитию ядерной энергетики, необходимо провести дополнительные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области топливного цикла, связанного с некоторыми технологиями ММР. Инженеры и конструкторы имеют уникальную возможность заняться поиском решений для улучшения обращения с отработавшим топливом и радиоактивными отходами ММР на ранних этапах разработки, подчеркнул г-н Ксерри. «Такой подход поможет устранить неопределенности, связанные с конечной стадией топливного цикла, снизить затраты и добиться большего общественного признания атомной энергетики», — отметил он. В настоящее время МАГАТЭ участвует в нескольких мероприятиях, относящихся к ММР, и активизирует свои усилия по поддержке научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ государств-членов в этой области.