Ядерное топливо, которое используется в исследовательских реакторах (ИР), не очень существенно отличается от топлива атомных электростанций: обычно в его состав входит такой же уран, обогащенный по изотопу 235U, а в результате ядерных реакций в отработавшем топливе ИР нарабатываются такие же продукты деления, как в ОЯТ АЭС. Однако именно эта категория ядерных материалов стала предметом специального российско-американского договора. Обе страны приступили к выполнению масштабного проекта по возвращению на свою территорию свежего и отработавшего топлива из тех стран, где ими были построены небольшие (мощностью до 10-50 МВт) ядерные реакторы, предназначенные для научных исследований и производства медицинских изотопов.
Можно отметить две основные причины такого внимания к ОЯТ ИР. Первая заключается в высокой концентрации 235U, исторически использовавшегося в топливе ИР. Такой уран имеет 90-93% обогащение, то есть фактически соответствует качеству оружейного ядерного материала, тогда как на АЭС используется низкообогащенный уран, содержащий всего 3-5% делящегося изотопа. Более того, обогащение урана в топливе ИР остается достаточно высоким даже после облучения в реакторе.
Вторая причина, непосредственно связанная с первой, – физические параметры сборок ИР. Из-за высокого обогащения активные зоны исследовательских и материаловедческих реакторов очень компактны: длина активной части тепловыделяющей сборки ИР не превышает одного метра, а масса – нескольких килограммов. Учитывая, что во многих случаях топливная композиция состоит из алюминиевого сплава, в котором диспергирована двуокись высокообогащенного урана, извлечь этот уран из топлива при желании не представляет существенных проблем.
Именно эти характеристики делают как свежее, так и отработавшее топливо исследовательских реакторов потенциально опасным – прежде всего, из-за риска его использования для создания ядерного взрывного устройства. Это может быть связано с кражей высокообогащенного урана, нападением на ядерный центр террористической группы или решением правительства той страны, в которой находится исследовательский реактор. Такие риски и стали фундаментальной причиной решения президентов России и США о планомерном переводе исследовательских реакторов, построенных за рубежом, на низкообогащенный уран и о вывозе высокообогащенного топлива на свою территорию.
В действиях России и США есть одно серьезное различие. В США вся радиохимическая промышленность ликвидирована, а последний завод, перерабатывающий ядерное топливо, был остановлен в начале 1990-х годов. Поэтому высокообогащенное топливо ИР со всеми необходимыми предосторожностями помещают в специальное «сухое» хранилище камерного типа, где оно будет безопасно храниться в течение многих десятилетий. Но дальнейшая судьба такого топлива пока неясна. Особенно сложно стало ее прогнозировать после решения президента Барака Обамы о прекращении проекта создания геологического хранилища в горе Юкка. Однако нет сомнений в способности американской стороны обеспечить полную безопасность обращения с ОЯТ за счет применения современных технологий длительного хранения.
В нашей стране существует промышленная база для радиохимической переработки отработавшего ядерного топлива. Комплекс РТ-1 на ФГУП «ПО «Маяк» уже более 30 лет перерабатывает ОЯТ реакторов ВВЭР-440 и БН-600, судовых реакторных установок (как АПЛ, так и ледокольного флота), а также разнообразных исследовательских установок.
Поэтому все ОЯТ ИР, которое мы возвращаем в Россию, перерабатывается: высокообогащенный уран смешивается с регенерированным ураном из ОЯТ ВВЭР, доводится до кондиции по 235U и превращается в новое сырье для изготовления топлива АЭС.
Выполнение отдельных проектов российской программы иногда осложнялось неадекватными действиями некоторых партнеров по программе. Так, только вторая попытка вывоза ОЯТ ИР из Ливии тяжелым транспортным самолетом стала успешной. Большие организационные проблемы возникали при организации рейсов из Белоруссии и Сербии – тем не менее, они были благополучно преодолены. После завершения всех подготовительных работ в конце 2010 года правительство Германии по внутриполитическим причинам отказалось от вывоза ОЯТ ИР в Россию. Сегодня это единственный нереализованный проект. Однако немецкая система безопасности и физической защиты ядерных материалов и объектов позволяет надеяться на обеспечение сохранности этого топлива.
Исследовательские реакторные установки играют важную роль в развитии гражданской атомной энергетики, разработке новых материалов, производстве изотопов для медицины и промышленности, а также в сохранении интеллектуального потенциала в этой области. Обеспечение их безопасности, включая безопасность ядерного топлива, – работа очень ответственная и достойная большого уважения.
Автор
Евгений КУДРЯВЦЕВ,
руководитель проектного офиса «Создание системы обращения с ОЯТ и вывода из эксплуатации ядерных и радиационно опасных объектов» Госкорпорации «Росатом»
