МАГАТЭ выпустило обзорный доклад, в котором описывается текущее положение дел с топливом из младших актинидов.
Документ выпущен под номером "IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-4.6". Условия приобретения твёрдой копии издания приведены на сайте МАГАТЭ. Текущая цена составляет 28 евро. Доступ к бесплатной электронной версии издания можно получить по этой ссылке. Язык публикации - английский.
Младшие актиниды (МА) - в первую очередь, изотопы нептуния, америция и кюрия - привлекают к себе особое внимание из-за своей долгосрочной радиотоксичности. По состоянию на 2006 год, в мире было накоплено около 110 тонн МА в хранилищах ОЯТ, а также 40 тонн МА в составе высокоактивных отходов переработки ОЯТ. Если не будут приняты меры по обращению с младшими актинидами, то их общее количество может удвоиться к 2020 году.
В ряде стран ведутся работы по созданию технологий трансмутации МА. Физически это возможно, но для практического применения необходимо уметь производить надёжное и экономичное топливо с добавками младших актинидов.
В главе 2 новой публикации МАГАТЭ проводится качественное сравнение различных вариантов рециклирования МА - в реакторах на лёгкой и тяжёлой воде, ВТГР, быстрых натриевых и свинцовых реакторах, а также в комбинированных системах, управляемых ускорителями. Формулируются также основные требования к топливу, содержащему МА.
Подробное описание различных видов топливных элементов с МА дано в главе 3. Здесь разобраны гомогенные, гетерогенные и дисперсные компоновки топлива, начиная от традиционных для атомной энергетики сегодняшнего дня решения и вплоть до экзотических решений.
Теплофизическим свойствам младших актинидов и их оксидов и карбидов посвящена глава 4, а методам фабрикации актинидного топлива - глава 5. Особый интерес может представить глава 6, содержащая краткую сводку по основным экспериментам с облучением МА, выполненных на данный момент в мире.
В период с 1986 по 1988 годы на французском реакторе "Phenix" проводилось облучение урановых и MOX-твэлов с различными весовыми добавками нептуния и америция - от 2 до 45% весовых процентов по тяжёлым металлам. Эти эксперименты легли в дальнейшем в основу французских расчётных работ по изучению трансмутации МА в быстрых реакторах.
Демонстрационные исследования по возможности трансмутации америция в инертной матрице осуществлялись в 1996-1998 годах на исследовательском реакторе HFR в Нидерландах (эксперимент EFFTRA-T4). Эксперимент X501 был поставлен в США в 1993-1994 годах в обоснование концепции интегрального быстрого реактора IFR.
Ряд других практических исследований по трансмутации проводился в США, Франции и Нидерландах. Несколько отдельных секций главы посвящены экспериментам в НИИАР, в том числе, результатам программы DOVITA и выжиганию сборок с добавками нептуния до выгорания 19,5%.
Вышедший в МАГАТЭ обзорный доклад по младшим актинидам был подготовлен при участии специалистов из Бельгии, России (НИИАР), США, Швейцарии и Японии. Как и любой обзор, он не содержит детальных описаний технологий и расчётно-экспериментальных результатов, однако может быть полезен для тех, кто хотел бы ознакомиться с текущим положением дел в этой сфере.
Хотя актуальность задачи по трансмутации МА несколько снизилась в последние годы, тем не менее, многим специалистам очевидно, что со временем вопрос о судьбе нептуния, америция и кюрия должен найти удовлетворительное для всех решение.