Замыкание ядерного топливного цикла как одна из основных тенденций развития мировой атомной энергетики постоянно находится под пристальным вниманием МАГАТЭ. Подходы агентства учитывают как технологические, так и политические аспекты этого процесса. Гость нашего журнала – заместитель генерального директора, директор Департамента атомной энергетики МАГАТЭ Александр Бычков.
– Александр Викторович, насколько важно в современных условиях решение проблем замыкания ядерного топливного цикла? Для каких стран это наиболее актуально и почему?
– Этот вопрос имеет очень большое значение, поскольку при замыкании ядерного топливного цикла решаются две важнейшие задачи. В современных реакторах на тепловых нейтронах мы используем лишь небольшую часть ресурсов природного урана, а замыкание ЯТЦ на основе технологии быстрых реакторов позволит более эффективно использовать и уменьшит объем уранового сырья, необходимый для атомной энергетики. Кроме того, снизится количество радиотоксичных отходов, которые требуют длительного хранения и захоронения. При рецикле топлива появляется возможность использовать плутоний, а с применением инновационных технологий – также и утилизировать минорные актиниды (нептуний, америций, кюрий). За счет этого радиотоксичность образующихся при переработке РАО, по сравнению с исходным ОЯТ, резко снижается.
Однако сегодня замыкание ЯТЦ актуально далеко не для всех государств, развивающих атомную энергетику. В первую очередь потому, что переработка ОЯТ всегда ассоциируется с технологиями двойного применения – ведь любой химический процесс, которому подвергается ОЯТ, приводит к выделению чистого плутония. Это большая политическая проблема: помочь определиться, в каких государствах развивать данные технологии, а в каких это делать нецелесообразно. Поэтому в настоящее время в качестве возможных векторов развития отрасли рассматриваются и замкнутый, и открытый топливные циклы, а также ЯТЦ с однократным рециклом (например, использование МОКС-топлива в реакторах на тепловых нейтронах).
Тем не менее, при переходе на инновационные технологии, связанные с реакторами на быстрых нейтронах, замыкание ЯТЦ станет непосредственной технологической потребностью, поскольку рецикл топлива наиболее эффективно осуществляется именно с использованием данного типа реакторов.
В силу сказанного различные страны подходят к замыканию ЯТЦ по-разному. Так, Россия, Франция, Япония, Китай и Индия исходят из того, что переработка ОЯТ необходима. Политика США, где в течение длительного времени занимались подготовкой к захоронению ОЯТ, также меняется в сторону замыкания топливного цикла. А для стран-новичков в атомной энергетике этот вопрос пока не стоит: для них более актуален вывоз ОЯТ в страну, где это топливо было произведено, или его надежное безопасное хранение.
– Какие принципы должны быть положены в основу замкнутого ЯТЦ? Что предпринимает МАГАТЭ для их реализации?
– В основу замкнутого топливного цикла должны быть положены, во-первых, технологические принципы: максимальное использование тех ресурсов, которые остаются в ОЯТ, и уменьшение доли долгоживущих продуктов деления и минорных актинидов в отходах после переработки. Во-вторых, необходимо обеспечить нераспространение ядерных материалов, которые могут быть использованы при изготовлении ядерного оружия (высокообогащенного урана и плутония) – это технолого-политический принцип.
Как правило, над заводами по переработке ОЯТ осуществляется международный контроль МАГАТЭ. Агентство также активно занимается сбором, анализом и распространением передового опыта в области замкнутого топливного цикла. В частности, в поле нашего зрения постоянно находится разработка ядерных технологий, защищенных от распространения – или хотя бы с более высоким уровнем защищенности по сравнению с технологиями гидрометаллургической переработки ОЯТ, использующимися сегодня во Франции, России, Японии и Индии.
– Выделите наиболее передовые технические решения, которые могут быть применены для решения этого вопроса.
– Для решения упомянутых мною проблем можно совершенствовать существующие технологии. Например, на вводимом в эксплуатацию японском заводе «Роккашо-Мура» будет использоваться традиционная гидрометаллургическая технология, однако производиться – не диоксид плутония, а смесь диоксида урана и диоксида плутония, предназначенная для изготовления МОКС-топлива.
Это исключает присутствие чистого плутония в технологическом цикле, но я, как технолог, считаю такое решение половинчатым. Сейчас уже существуют проверенные технологии, позволяющие осуществить рецикл плутония и минорных актинидов без отделения их от урана, и, при этом, в высокорадиоактивном состоянии – за счет остатка продуктов деления и радиоактивных примесей. Это высокотемпературные процессы, например, пирохимическая переработка ОЯТ в расплавленных солях. Она дает возможность весьма просто контролировать перемещение продуктов переработки ОЯТ и в десятки и сотни раз снизить вероятность их несанкционированного использования. Однако такая технология требует исключительно дистанционных условий реализации и надежной радиационной защиты всего процесса рецикла топлива. Такие технологии в основном применимы для топлива быстрых реакторов, но могут быть использованы для извлечения плутония и минорных актинидов из топлива реакторов на тепловых нейтронах с последующим рециклом в ЯТЦ быстрых реакторов.
Кроме того, есть другие интересные технологические проработки, пока еще экономически не совсем обоснованные. Это, в частности, прямое использование ОЯТ легководных реакторов в качестве топлива реакторов на тяжелой воде. В разработку этого процесса вложили много сил ученые Южной Кореи с помощью специалистов США и Канады. Данная технология также помогла бы решить проблему замыкания топливного цикла.
Но такие технические решения пока приемлемы только для государств с очень высоким уровнем развития атомной энергетики и контроля ядерных материалов. Для стран-новичков или государств с одной-двумя АЭС без реализации замкнутого ЯТЦ такой путь не совсем возможен.
– Какова роль проекта ИНПРО в развитии подходов к замыканию ЯТЦ? На какой стадии сейчас этот проект?
– Сегодня ИНПРО расширяет круг участников и постепенно становится «зонтиком» для ряда крупных проектов, связанных с перспективной атомной энергетикой.
Так, недавно завершившийся проект GAINS продемонстрировал возможность оценки различных стратегических подходов и сценариев развития атомной энергетики для разных стран. Самый простой сценарий предполагает, что в стране имеются несколько реакторов, а государства с более развитой атомной энергетикой поставляют ей топливо и забирают ОЯТ на переработку с возвратом или без возврата образующихся отходов. Вторая группа стран в состоянии производить урановое топливо для собственных нужд и на продажу или, по крайней мере, заниматься вопросами хранения либо захоронения ОЯТ. Страны третьей группы развивают более полный топливный цикл: они перерабатывают ОЯТ, чтобы использовать полученный плутоний либо для производства МОКС-топлива с возможным возвратом в первые две группы стран для легководных реакторов с одноразовым рециклом, либо в «быстрой» атомной энергетике, которая в этом случае будет доступной для стран второй и третьей групп. Конечно, чтобы реализовывать такой стратегический подход, необходимо изменение законодательных и политических укладов. Тем не менее, подобная тенденция может развиваться и в будущем реализоваться.
В рамках другого проекта делается попытка оценки стратегического направления развития отрасли, как для отдельных стран, так и для регионов и даже для мира в целом. Есть проекты и по более узким вопросам, например, анализу перспективных технологий переработки топлива с точки зрения устойчивости к распространению. Проводится «диалог-форум», в рамках которого страны-новички могут ознакомиться и оценить возможность внедрения не только современных реакторов, которые сегодня продают крупнейшие ядерные поставщики, но и инновационных технологий. На мой взгляд, это один из важнейших результатов ИНПРО.
Помимо этого, мы используем Методологию ИНПРО для оценки стратегических программ развития атомной энергетики и общих энергетических стратегий конкретных стран.
– Как Вы оцениваете международное сотрудничество в этой сфере, в частности, между Россией и США?
– В течение последнего десятилетия позиции двух крупнейших ядерных держав относительно будущего атомной отрасли все более сближаются. На мой взгляд, это залог дальнейшего стабильного развития мировой атомной энергетики.
В качестве конкретного примера развития сотрудничества могу привести совместные работы России и США в области разработки быстрого реактора и практической реализации замкнутого ЯТЦ в рамках международного форума «Поколение IV» (GIF).
Помимо этого сегодня США, Россия и ряд других стран сформировали инициативную платформу IFNEC. Она рассматривает два важнейших момента – предоставление услуг в области начальной стадии топливного цикла (то есть обеспечение доступа к урановому сырью и ядерному топливу всем странам, желающим развивать атомную энергетику) и решение вопросов замыкания ЯТЦ на международном уровне.
– Какие главные проблемы, на Ваш взгляд, стоят перед мировым ядерным сообществом? Какой Вы видите роль МАГАТЭ в их решении?
– Во-первых, это проблема кадрового обеспечения атомной энергетики. Нынешнее состояние дел в этой области наводит на тревожную мысль, что намеченные планы развития отрасли не будут в должной мере обеспечены специалистами. А если учесть, что во многих странах начинается массовый выход на пенсию квалифицированных кадров, то проблема управления и передачи знаний представляется очень актуальной.
Вторая краеугольная проблема связана с топливным циклом. Еще в самом начале работ по развитию ядерно-энергетических программ страны должны ясно осознать, что в ближайшие 60 лет АЭС должны быть обеспечены ядерным топливом. Кроме того, необходимо будет решать вопросы безопасного обращения с ОЯТ, которые являются ключевыми на уровне публичного восприятия атомной энергетики. Замыкание ЯТЦ облегчит решение этих задач.
И конечно же всегда надо ставить во главу угла безопасность во всех ее аспектах.
Роль МАГАТЭ я вижу в помощи странам-участницам, при необходимости – в активизации соответствующей деятельности при политическом консенсусе стран-участниц агентства. Мы всегда открыты для таких работ в рамках нашей компетенции.
Беседу вела Елена тер-мартиросова
