«Отравляющие» элементы топлива
– У меня нервный смешок вызывает идея, что ядерное топливо планируют хранить, пока будущие поколения не придумают, что с этим делать. Скажите, переработка ядерного топлива – существует ли она? В каком она состоянии? И насколько это опасно?
– В разных странах к топливу относятся по-разному, это нужно разделять. Например, в России считается, и в целом это корректно, что топливо – это ценный ресурс. При разгрузке в реактор оно работает, сгорает, после чего его извлекают.
Чтобы понять, почему это ресурс, нужно чуть-чуть разобрать состав. Свежее топливо – это примерно 95-96% урана-238 и уран-235, который является делящимся нуклидом и даёт основную часть тепла. При делении в реакторе часть нейтронов попадает в уран-238, он превращается в плутоний (239, 241 и другие изотопы), и этот плутоний тоже вносит вклад в энерговыделение.
Но при делении образуются так называемые «отравляющие» элементы – они поглощают нейтроны и мешают реакции. И в какой-то момент их становится настолько много, что использовать топливо дальше просто нерационально, и его извлекают из активной зоны.
При этом в топливе cгорает примерно 50% урана-235. Если изначально было, например, 4,4%, то остаётся около 2,2% – а это всё равно больше, чем в природном уране, где около 0,7%.
Плюс остаётся плутоний и другие элементы. Причём в реакторах типа ВВЭР плутония образуется примерно 40–50% от того количества урана-235, которое разделилось. То есть часть энергии фактически обеспечивается уже им.
И поэтому это топливо всё равно остаётся ценным ресурсом, но при этом оно очень высокоактивное.
15% ядерного топлива в России – из переработанного урана
В топливе есть, например, калифорний и другие элементы, которые являются источниками нейтронов, и в разных странах с этим работают по-разному. Но в США, например, отработавшее топливо в основном захоранивают: его извлекают, ждут, пока снизится энерговыделение, и затем помещают в бетон, стекло или другие формы – и захоранивают глубоко под землёй.
В России, наоборот, отработавшее топливо рассматривается как ресурс (и из него извлекаются уран и плутоний, а Беларусь, в свою очередь, получает ядерное топливо из России – ред. ЗП)
Сейчас примерно 15% свежего топлива из России получено из отработавшего топлива – и даже в глобальном масштабе это заметная доля, учитывая долю России на рынке ядерного топлива. Поэтому там оно действительно используется повторно и вносит вклад в экономику – не только России, но и других стран.
Переработка опаснее, чем добыча урана
Но у переработки есть серьёзный недостаток: это работа с высоким радиационным риском. То есть нужно, чтобы люди получали соответствующую оплату и были мотивированы работать в этих условиях. Это дополнительные меры защиты, оборудование и так далее.
Переработка топлива – это не то же самое, что работа с природным ураном и производством свежего топлива. Это совершенно другой уровень опасности.
Переработка возможна, переработанное топливо частично используется. И, как бы мы ни относились к России, но её технологии центрифугирования действительно очень продвинуты.
Ведь была история, которую освещал Greenpeace, кажется, в 2018 году, – про вывоз отходов из Германии в Россию. На самом деле это не представляло особой опасности, потому что речь шла о гексафториде урана с обогащением около 0,3%. Россия может дообогатить его, извлечь дополнительное количество полезного материала и затем отправить обратно.
Причём это регулируется нормами нераспространения: если страна поставляет топливо, то после использования оно должно возвращаться обратно. Его нельзя оставлять или использовать иначе.
Из-за разных подходов сложно однозначно сказать, хорошо или плохо перерабатывать топливо. С одной стороны – это риски для работников. С другой – я не знаю в деталях, как устроены производства. Возможно, там соблюдаются все меры защиты, используются экранирующие конструкции и так далее.
– Я не очень верю в соблюдение всех мер защиты, если честно.
– Ну, понятно. Но всё-таки есть нормы: если выбросы радиоактивных или краткоживущих элементов не превышают допустимые пределы – это нормально. Потому что если, например, краткоживущие элементы попадают в атмосферу и существуют считанные минуты, то это, как правило, не создаёт серьёзной проблемы.
И если речь идёт о долгоживущих элементах – например, стронции, цезии, и если есть фильтры и технологии, которые не допускают их попадания в атмосферу в опасных концентрациях, то, возможно, это тоже допустимо. Но точно не знаю, я сам переработкой не занимался.
Идею захоронения топлива я, скорее, поддерживаю. Потому что это глубоко под землёй, и в таком виде оно не воздействует на окружающую среду в той мере, в какой это произошло, например, в Чернобыле.
Реактор бегущей волны и жидкосолевой реактор
С другой стороны, переработка – это дополнительный источник энергии. И если в перспективе, условно в ближайшие десятки лет, появятся новые типы реакторов – например, реакторы бегущей волны (проект, связанный с Биллом Гейтсом) или жидкосолевые реакторы, – то даже отработавшее топливо, возможно, можно будет использовать без классической переработки.
А через конверсию в другую форму, например, в жидкую соль, – снова получать энергию. Если это станет реальностью и будет безопасно, то почему бы и нет.
Когда говорят, что «будущие поколения этим озаботятся», речь о том, что это топливо можно сохранить, а потом – при наличии технологий – безопасно преобразовать и использовать. То есть мы берём это топливо, конвертируем его в другую форму и используем – без необходимости заново обогащать.
У обоих подходов – и переработки, и окончательного захоронения – есть плюсы и минусы.