Ядерный реактор для "выжигания" наиболее опасных радионуклидов, остающихся после переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций, предлагается построить на Горно-химическом комбинате "Росатома" в Железногорске (Красноярский край).
Эксплуатация таких установок, как предполагается, позволит решить ряд экологических задач, необходимых для развития российской атомной энергетики, и повысит конкурентоспособность России на мировом рынке услуг по переработке ОЯТ.
Как следует из материалов на сайте закупок "Росатома", специалисты национального исследовательского центра "Курчатовский институт" по заказу железногорского комбината должны будут в рамках аванпроекта провести исследования, необходимые для полномасштабной разработки проекта создания в составе комбината так называемого жидкосолевого ядерного реактора, предназначенного для "сжигания" высокоактивных радионуклидов.
Переработка в промышленных масштабах отработавшего ядерного топлива АЭС — одна из ключевых задач, которые надо решить для развития глобальной атомной энергетики, учитывая его возрастающие объемы в мире.
Переработка отработавшего ядерного топлива — высокотехнологичный процесс, направленный на минимизирование радиационной опасности этого топлива, безопасную утилизацию неиспользуемых компонентов, выделение полезных веществ (прежде всего урана и плутония) и обеспечение их дальнейшего использования.
Россия в последние годы приступила к отработке технологий переработки ОЯТ реакторов ВВЭР-1000, составляющих большинство эксплуатируемых сейчас реакторов как на российских АЭС, так и на станциях, построенных по российским проектам за рубежом.
На железногорском комбинате построили пусковой комплекс опытно-демонстрационного центра (ОДЦ) по переработке отработавшего топлива, в котором применяются новейшие, экологически чистые технологии поколения 3+. Уже отработаны технологии переработки ОЯТ с использованием реальной топливной сборки реактора ВВЭР-1000. В будущем достроят второй пусковой комплекс ОДЦ, мощности которого позволят перерабатывать ОЯТ уже в промышленных масштабах.
В дальнейшем ОДЦ послужит основой для создания на базе комбината крупномасштабного завода по переработке ОЯТ, который должен обеспечить эффективную систему обращения с отработавшим ядерным топливом для длительной эксплуатации атомных энергоблоков ВВЭР-1000 и более совершенных блоков ВВЭР-1200 как в России, так и за рубежом.
Вместе с тем, для обеспечения экономической эффективности и повышения экологической безопасности системы обращения с отработавшим ядерным топливом предстоит решить проблему так называемых минорных актинидов — долгоживущих радиоактивных изотопов трансурановых химических элементов америция, кюрия и нептуния, которые вносят главный вклад в высокую радиоактивность отходов, остающихся после переработки ОЯТ.
С одной стороны, извлечение из отходов переработки ОЯТ минорных актинидов и их последующее "сжигание" позволит сократить объем отвержденных, предназначенных для глубинного захоронения высокоактивных отходов. С другой стороны, это позволит "Росатому" предлагать на международном рынке услугу переработки ОЯТ с многократным возвращением в ядерный топливный цикл урана и плутония, исключая необходимость очень дорогого и не во всех странах возможного геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов.
Эффективно перерабатывать минорные актиниды можно с помощью так называемой трансмутации — "пережигания" в ядерных реакторах на быстрых нейтронах или с помощью ускорителей.
В данном случае для этих целей предлагается использовать так называемые жидкосолевые ядерные реакторы на расплавах фторидов металлов. Как поясняют специалисты, такие установки будут обладать рядом преимуществ, в том числе повышенной безопасностью, поскольку на них в силу технологических особенностей не могут произойти тяжелые аварии. Кроме того, такие реакторы не нуждаются в изготовлении традиционных топливных элементов.
"Технические и технологические возможности площадки Горно-химического комбината предоставляют возможность разместить пилотную экспериментальную реакторную установку на расплавах солей с быстрым спектром нейтронов, связав ее инфраструктурно с ОДЦ", — говорится в техническом задании на работу.
Предполагается, что завершающим этапом решения задачи по утилизации трансурановых элементов, выделяемых в процессах переработки ОЯТ, должно стать сооружение полномасштабной реакторной установки ЖСР-С, способной принять в топливный цикл на дожигание весь нарабатываемый в процессах переработки объем минорных актинидов и часть плутония как с ОДЦ, так и в последующем с полномасштабного завода по переработке ОЯТ, планируемого к созданию на комбинате.
"Включение в национальную ядерно-энергетическую систему установок ЖСР-С для сжигания образующихся в процессах переработки трансурановых элементов позволит улучшить экологические показатели атомной генерации и решить вопрос социально-общественной привлекательности атомной энергетики", — говорится в техническом задании.
По мнению специалистов, эксплуатация такого реактора также поможет дополнительному энергоснабжению Железногорска, в том числе обеспечит потребности расположенного в городе предприятия "Роскосмоса" ИСС имени Решетнева, городского Промышленного парка и территории опережающего социально-экономического развития.
Согласно техническому заданию, основной целью работы Курчатовского института станет обоснование возможности вовлечения минорных актинидов в ядерный топливный цикл, путем "сжигания" их в жидкосолевом ядерном реакторе, размещаемого на Горно-химическом комбинате.
Для этого, в числе прочего, предстоит определить место жидкосолевых реакторов в структуре атомной энергетики России, разработать базовые положения по безопасности ЖСР, определить ключевые целевые технико-экономические параметры, оценки перспектив окупаемости ЖСР и потенциальный объем заказов на утилизацию минорных актинидов и потенциальных заказчиков (в том числе зарубежных), обосновать потенциальные преимущества ЖСР по сравнению с альтернативными решениями по утилизации минорных актинидов, в том числе с помощью ядерных реакторов на быстрых нейтронах.