Хранение отработанного ядерного топлива. Методы переработки ОЯТ. Перспективные виды ядерного топлива, страница 2

В Красноярском крае в г. Железногорске вводится в эксплуатацию камерное хранилище для сухого хранения ОЯТ реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000. Вместимость хранилища для  ОЯТ РБМК – 24 000 т, а для    ОЯТ ВВЭР-1000  – 9 000 т (после выдержки 20 лет) и сроком эксплуатации 50 лет.

ОЯТ будет помещено в стальные цилиндрические канистры внешним диаметром 630 мм с толщиной стенки 10 мм и  заполненные азотом. Длина канистры для ОЯТ реакторов РБМК-1000 – 3 500 мм, для реакторов ВВЭР-1000 – 4 950 мм. Канистры будут установлены в два яруса в вертикальных трубах внешним диаметром 700 мм и толщиной стенки 10 мм. Трубы будут размещены в бетонной камере. (Рис. )

Методы переработки ОЯТ.

ОЯТ находится, в основном, на хранении, его переработка в России пока незначительна.  Но начало его массовой  переработки это дело времени, так как ОЯТ является ценным вторичным сырьем для получения компонентов ядерного топлива и целого ряда радиоактивных изотопов, используемых в медицине, сельском хозяйстве, промышленности. Вместе с тем, ОЯТ является и потенциально опасным продуктом деятельности ядерной энергетики: именно в нем сосредоточено до 98% общей радиоактивности материалов, вовлеченных в сферу человеческой деятельности.

Переработка ОЯТ с целью извлечения полезных компонентов для их последующего использования является высокой технологией, освоенной в промышленном масштабе только лишь в нескольких ведущих ядерных странах, в число которых входит и Россия.           

ОЯТ содержится во множестве видов и конструкций ТВС и различается по степени выгорания, времени хранения, техническому состоянию. Именно поэтому вопрос о способах обращения с ОЯТ и, в первую очередь, об экологической и экономической целесообразности, методах и сроках его переработки в каждом конкретном случае должен решаться с полным учетом всех его характеристик.

В России переработка ОЯТ осуществляется на заводе РТ-1 комбината «Маяк» на Урале, где есть мощности по переработке 400 т ОЯТ в год. ОЯТ после выдержки в бассейнах АЭС в течение 3-5 лет доставляется для переработки в транспортных контейнерах на комбинат. Пока что на заводе РТ-1освоены технологии переработки ОЯТ транспортных реакторов, ВВЭР-440 и  исследовательских реакторов.  Второй российский завод по переработке топлива РТ-2 планируется построить для переработки ОЯТ ВВЭР-1000 и  РБМК в г. Железногорске, где организовано сухое хранение ОЯТ РБМК-1000 и ВВЭР-1000.

Экономическая эффективность переработки ОЯТ почти всегда – вопрос масштаба переработки.  При существующих технологиях  переработка ОЯТ становится рентабельной при минимальной мощности завода в  1000т в год. Такова производительность британского и французского предприятий. Российский  завод РТ-2 планируется на 1500 т\год. Годовая выгрузка ОЯТ из типового энергоблока АЭС мощностью 1000 МВт составляет примерно 25 т/год. Значит, коммерческий завод должен обслуживать минимум сорок блоков.

Такие масштабы атомной энергетики  на сегодня имеются лишь в трех странах – США, Франции и Японии (в России пока – примерно половинная мощность, но полная мощность реакторов российского производства, работающих в нашей стране и за рубежом как раз на нужном уровне). А всего в «ядерно-энергетическом клубе» сейчас около тридцати стран. Число их к середине века увеличится, возможно, до полусотни, но подавляющее большинство будет иметь АЭ скромных масштабов – в пределах десятка блоков. Так что лишь крупнейшие ядерные державы  могут развивать переработку ОЯТ и содержать соответствующую инфраструктуру. Можно прогнозировать, что начиная с середины века, регенерация  ядерного топлива станет одной из крупнейших отраслей энергетики.

Этапы переработки ОЯТ: разделка ТВС (вскрытие); растворение облученного топлива в азотной кислоте; экстракционная переработка раствора  (выделение U, Pu).