"Росатом" показал разработки вторичного использования ядерного топлива

2658

Российская госкорпорация продолжит полагаться на казахстанский уран, несмотря на исследования по замещению традиционной ресурсной базы.  

"Росатом" показал разработки вторичного использования ядерного топлива Фото: Марина Белочкина/2022.atomexpo.ru

В "Росатоме" не опровергают намерение приобрести долю в совместном предприятии "Буденовское", где "Казатомпром" владеет 51% акций, а остальной пакет контролирует Степногорский горно-химический комбинат (СГХК). Об этом стало известно в ходе пресс-конференции на площадке международного форума "Атомэкспо-2022", организованного российской атомной госкорпорацией в Сочи.

"Знаете, мы никогда в жизни ничего не комментируем, пока мы этого не сделаем. Поэтому давайте завесим интригу и паузу, и, когда придет момент правильный, мы обязательно все расскажем", – сказал первый заместитель гендиректора – директор блока по развитию и международному бизнесу корпорации "Росатом" Кирилл Комаров, отвечая на вопрос inbusiness.kz.

Напомним, в сентябре inbusiness.kz опубликовал информацию о том, что "Росатом" может купить у СГХК 49% акций СП "Буденовское". Сейчас российская атомная госкомпания участвует в долевой добыче урана в Казахстане через свою "дочку" Uranium One в совместных предприятиях на юге страны: "Каратау" – 50% доли участия, "Хорасан-U" – 30%, СП "Акбастау" – 50%, СП "Заречное" – 49,98% и СП "Южная горно-химическая компания" – 70%. 

По информации Комарова, на данный момент Uranium One разрабатывает урановые рудники в Намибии и Танзании с применением метода подземного скважинного выщелачивания (ПСВ). Ранее дочерняя компания продала месторождение в США за 130 млн долларов, писали СМИ. Кроме того, "Росатом" добывает уран на российских месторождениях, в основном в Забайкалье. Также сообщалось, что госкорпорация может начать разрабатывать урановые рудники в Якутии.

В то же время в российской атомной госкорпорации работают над использованием вторичных источников ядерного топлива. На круглом столе форума "Сырьевое обеспечение ЯТЦ (ядерно-топливный цикл. – Прим.): тренды развития" вице-председатель урановой группы экспертов МАГАТЭ Александр Бойцов напомнил, что, согласно базовому прогнозу отчета Nuclear Fuel Report (Отчет по ядерному топливу) Всемирной ядерной ассоциации (World Nuclear Association), сырьевые потребности атомной энергетики могут вырасти практически на 80% к 2040 году. По его словам, роль так называемых вторичных источников оценивается примерно на текущем уровне и занимает где-то 10% от общих потребностей. Остальное во многом приходится на природный уран, где выбывающие рудники будут замещаться новыми. Вместе с тем значительная часть сырья для ядерно-топливного цикла будет обеспечиваться из "неопределенных" источников, куда занесены более широкое использование вторичных источников и коммерческие склады, к примеру, среди прочих.

"Этот объем в 55 тыс. тонн сопоставим с тем, что мы сегодня добываем. Такие вызовы и как предприятия ядерного топливного цикла смогут ответить на эти вызовы – очень такой актуальный вопрос. При этом мы понимаем, что основной акцент должен быть сделан в сторону вовлечения высокоэффективных технологий, не только первичного урана, а в части рециклинга (переработка отходов для их вторичного использования. – Прим.), в части вовлечения ОГФУ (обедненный гексафторид урана — побочный продукт переработки гексафторида урана в обогащенный уран. – Прим.) более широко в переработку", – сказал специалист во вступительном слове.

Замкнутый цикл

В своем докладе директор по управлению жизненным циклом ядерного топливного цикла и АЭС "Росатома" Владислав Корогодин рассказал о системе сырьевого обеспечения как существующей атомной энергетики, так и двухкомпонентной энергетики с реакторами на быстрых и тепловых нейтронах, к которой стремятся в российской атомной корпорации.

"Природный уран всегда шел на обогащение (для использования в ЯТЦ – Прим.). При этом получался обогащенный уран, и обедненный уран отправлялся на склад обедненного гексафторида урана. Пока существовала диффузионная технология обогащения, было накоплено достаточно большое количество обедненного урана с высоким неизвлеченным процентом содержания урана-235. Если в природном уране это содержание 0,7%, то в отдельные годы при работе диффузионной технологии неизвлеченный уран составлял 0,3-0,4% даже, то есть извлекалась всего лишь половина 235-го изотопа урана, который как раз является сырьем для реакторов на тепловых нейтронах", – пояснил эксперт.

Такой потенциал может быть коммерчески эффективно доиспользован с переходом на газоцентрифужные технологии обогащения во всем мире и снижения рыночных цен на услуги по обогащению. Существующий в мире склад обедненного гексафторида урана может быть вовлечен в топливный цикл, в результате в России и во Франции обедненный уран с особо низким обогащением переводится в безопасную форму закиси-окиси обедненного урана на хранении, что может послужить сырьем для будущего масштабного развития энергетики на быстрых нейтронах, считает он.

"Выгруженное из ядерного реактора топливо тоже содержит достаточно высокий процент урана недовыгоревшего – где-то 1%. Безусловно, этот 1% эффективно также использовать и вовлекать в топливный цикл. Таким образом, мы имеем два вторичных источника – это обедненный уран с высоким содержанием урана-235 и регенерированный уран, которые и позволяют снизить расход ядерных материалов в цикле реакторов на тепловых реакторах. В цикле реакторов на быстрых нейтронах мы используем плутоний от переработки отработавшего топлива и закись-окись, которая у нас лежит на хранении. Таким образом, мы получаем с учетом коэффициента воспроизводства быстрых реакторов выше единицы – фактически энергетику будущего без ограничения по ресурсной базе", – сказал директор по управлению жизненным циклом ядерного топливного цикла и АЭС "Росатома" в выступлении.

Он привел цифры, что при использовании только урана-235 в открытом топливном цикле уран составляет 6% энергетической ценности мировых энергоносителей. Однако если его потенциал будет полностью раскрыт в замкнутом ЯТЦ, то на уголь, нефть и газ, то есть ископаемые источники энергии, будет приходиться всего 14%, а 86% будет потенциалом разведанных и прогнозируемых запасов урана.

Корогодин также рассказал, что остальные получаемые продукты в отработанном ядерном топливе, такие как минорные актиниды (трансурановые элементы, кроме плутония. – Прим.) можно выжигать в реакторах на быстрых нейтронах – в "Росатоме" сейчас проводятся такие экспериментальные наработки. На практике планируется реализовывать такой процесс на реакторе БН-800 и затем более мощных реакторах на быстрых нейтронах.

Напомним, что реактор БН-800, где используется уран-плутониевое топливо или MOX (Mixed-Oxide fuel), то есть смесь из нескольких видов оксидов делящихся материалов, работает сейчас на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС в Свердловской области. К слову, ранее в Актау работал реактор на быстрых нейтронах БН-350.

"Короткоживущая фракция (отработавшего ядерного топлива. – Прим.) – это в основном цезий и стронций – то, что обладает высоким тепловыделением и высокой активностью, но коротким периодом полураспада, всего за 300 лет активность снижается в тысячу раз и достигается фактически радиационный эквивалент с природным сырьем. Есть еще небольшое количество прочих отходов, которые по стандартной схеме вместе с эксплуатационными расходами станций могут быть компактизированы и захоронены", – уточнил он.

По его словам, работающий с 2016 года реактор на быстрых нейтронах постепенно был переведен с гибридной загрузки на уран-плутониевое топливо до 93%, в следующем году намечен его 100%-ный переход. Замена позволяет сэкономить более 300 тонн урана по тяжелому металлу в год. Выжигание минорных актинидов в этом реакторе начнется в 2024 году. Все следующие "быстрые" реакторы будут работать только на MOX-топливе, то есть они не будут использовать природный уран, а будут обходиться исключительно накопленными запасами обедненного урана, которые складированы на сотни тысяч реакторо-лет. Причем новая линейка реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем может оказаться ниже тепловых по себестоимости на 15-20%, добавил он, комментируя вопросы.

"Если… к 2045 году у нас будет еще плюс 15 ГВт реакторов на быстрых нейтронах, если они будут строиться вместо реакторов на тепловых нейтронах – это экономия (природного урана. – Прим.) в 2,5 тыс. тонн в год. Но это только на этом парке. Плюс мы на регенерированный уран переведем все ВВЭР – это еще плюсик будет… Я не считал, все зависит от темпов переработки, от балансов движения материалов между Россией и зарубежными заказчиками. Возникает вопрос в том, захочет ли заказчик, например, забирать топливо из регенерированного урана или он скажет – нет, я хочу продолжать работать на природном уране… Если брать существующие реакторы на тепловых нейтронах, то у них коэффициент накопления – это количество делящихся материалов, сумма, которая выгружена по отношению к тому, что загружено – где-то 30-35%. С учетом определенных технологических потерь где-то 25-30% может быть возвращено в рецикл и стать той самой экономией ядерных материалов в полностью сбалансированной системе. Понятно, что для этого все реакторные технологии и технологии переработки должны быть на определенном уровне развития", – прокомментировал Корогодин вопрос журналиста газеты "Страна "Росатом" Ирины Дороховой.  

Регенерированный уран в топливе используется "Росатомом" на реакторах типа РБМК (реактор большой мощности канальный) на тепловых нейтронах еще с начала 90-х годов с небольшим содержанием 232-изотопа урана, с 2020 года оно увеличилось. В госкорпорации также работают над применением регенерированного урана для реакторов типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), в том числе на Кольской (ВВЭР-440/230 и ВВЭР-440/213) и Калининской АЭС (ВВЭР-1000). По мере вывода из эксплуатации реакторов РБМК на регенерированный уран также будут переводить реакторы ВВЭР-1200, которые сооружаются по всему миру.

"Сейчас мы уже обладаем основой инфраструктур производства замкнутого топливного цикла. Полная демонстрация замыкания будет показана в 2029 году непосредственно на одной площадке в Северске (Сибирский химический комбинат возле Томска. – Прим.) – это "Брест" (проект реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. – Прим.) с модулем фабрикации и модулем переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Мы имеем также централизованную инфраструктуру переработки ОЯТ, которую мы будем развивать по этим же технологиям. И мы активно развиваем реакторы на быстрых нейтронах и планируем с 2035 года перейти на сооружение практически только реакторов нового поколения – реакторов на быстрых нейтронах большой мощности и средней мощности со спектральным регулированием. Таким образом, может быть реализована представленная схема, когда российские АЭС с реакторами на быстрых нейтронах позволяют вовлечь зарубежный парк реакторов на тепловых нейтронах в единую безотходную радиационно-эквивалентную систему мировой энергетики", – разъяснил спикер.

С переходом в России на реакторы на быстрых нейтронах, развитием мощностей по переработке отработавшего топлива с фракционированием понадобится также обоснование радиационно-эквивалентного возврата заказчику короткоживущей фракции, что позволяет уйти от геологического захоронения отработавшего топлива или высокоактивных отходов, указал он.

"Это все позволяет решить проблемы открытого ядерного топливного цикла, которыми являются дефицит урана для развития, огромные масштабы накопления отработавшего топлива и необходимость сооружения геологического могильника, который не в каждой стране по геологическим условиям может быть создан. Это все обуславливает продукт сбалансированный ЯТЦ, который подразумевает многократный рецикл урана и плутония, переработку ОЯТ с фракционированием и минимизацию отходов для их исключительно приповерхностного захоронения", – резюмировал Корогодин.

Спрос на казахстанский уран сохранится

В ходе круглого стола главный директор по коммерции "Казатомпрома" Аскар Батырбаев дистанционно сообщил, что сейчас в Казахстане имеется 12% мировых подтвержденных запасов урана в количестве 625 тыс. тонн, а прогнозные его ресурсы достигают приблизительно 785 тыс. тонн. При их добыче на уровне прошлого года резервов может хватить еще на 30 лет.

Хотя и объемы извлечения в Казахстане могут значительно вырасти в 2025 году, писал ранее inbusiness.kz. К слову, за прошлый год дочка "Росатома" Uranium One добыла более 4,4 тыс. тонн урана из общей годовой добычи в стране в 21,8 тыс. тонн урана, то есть ее доля была примерно на уровне 20%.

Между тем, в "Росатоме" убеждены, что предполагаемый переход российской госкорпорации на замкнутый ядерный цикл не повлияет на будущий спрос на казахстанский уран.

"Мы же говорим про развитие реакторных технологий в России. Сейчас мы в России по максимуму используем вторичные источники. Например, реакторы РБМК работают исключительно на вторичных источниках. Фактически с точки зрения замещения реакторной базы определенного влияния на спрос это не окажет. Основной приобретаемый материал — это обеспечение потребностей как АЭС российского дизайна за рубежом, так и, соответственно, заказчиков обогащенного урана, определенных иногда продуктов, порошков и таблеток, ну и так далее. То есть с точки зрения России мы ориентируемся на самообеспеченность. Той добычи, которая у нас есть в России, плюс вторичные источники по балансу, нам для российских станций достаточно", – сказал Владислав Корогодин, отвечая на вопрос inbusiness.kz.

По словам Александра Бойцова, спрос на казахстанский уран не будет падать из-за работы тепловых реакторов по миру.

"Однозначно, тепловые реакторы никто не исключал. Соответственно, экспорт того или иного вида продукции ЯТЦ тоже остается. Может быть, в несколько скорректированных объемах, но, тем не менее, и казахстанский уран, как природное сырье, для нас приоритет, также потому, что он обладает самой низкой себестоимостью на наших СП", – добавил он.

Владислав Корогодин также дополнил, что поставки казахстанского урана в РФ – это удобная логистика для производства – конверсии и обогащения, из-за коротких расстояний и времени перевозки заказчикам это выгодно.

Telegram
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАС В TELEGRAM Узнавайте о новостях первыми
Подписаться