Пути обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов топливного цикла ядерной энергетики

 

Легенький А.А.

 

МИФИ

Энергетика на органическом топливе, согласно различным исследованиям, должна привести к глобальному потеплению планеты с таянием ледников и затоплением больших территорий суши. Сжигание кислорода и кислотные дожди (дополнительные недостатки обычного топлива) стимулируют политику затормаживания роста мощности энергетики, сжигающей углеводородное топливо, и поиска достойной замены.

Ядерная технология при безаварийной работе приемлема экологически и обеспечена ресурсами для длительного крупномасштабного производства энергии. В послечернобыльский период возврат к идее широкого использования ядерной энергии требует обоснованного доказательства невозможности повторения подробной катастрофы. Одной из основных проблем ядерной энергетики являются долгоживущие высокоактивные отходы. Снижение их массы и объёма возможно при замене существующего в настоящее время открытого топливного цикла на замкнутый с рециклом актиноидов и операциями трансмутации минорных актиноидов (Np+Am+Cm) в продукты деления и долгоживущих продуктов деления в стабильные нуклиды.

В докладе объяснены практические трудности использования современных тепловых и быстрых реакторов для эффективного обезвреживания большинства долгоживущих продуктов деления из-за недостатка избыточных нейтронов в цепной реакции для покрытия их расхода в трансмутационном процессе.

В работе приведены методы обращения с младшими актиноидами, продуктами деления и активированными конструкционными материалами для замкнутого топливного цикла. Также дана оценка времени достижения равновесной трансмутации и накопления равновесных загрузок нуклидов в ядерных реакторах. Из этого анализа выявлен ещё один фактор, не позволяющий использовать современные реакторы для трансмутации - огромное время достижения равновесного состояния.

Для решения этой проблемы в работе описаны так называемые электроядерные и термоядерные установки в качестве источника быстрых нейтронов для трансмутации.

В связи с отсутствием в настоящее время трансмутационных установок замкнутый ядерный топливный цикл требует определённых затрат на развитие различных технологий и его введение в практику может быть оправдано только при широком внедрении ядерной технологии в энергетическое хозяйство с получением достаточной прибыли, окупающей его разработку и использование. Поэтому представляет определённый интерес анализ возможностей и условий развития крупномасштабной ядерной энергетики в России с использованием замкнутого топливного цикла.

При выработке и рассмотрении методов обращения с долгоживущими высокоактивными отходами в качестве цели перед наукой поставлена задача достижения или максимального приближения к радиационному или радиационно-миграционному балансу между эквивалентной активностью данных отходов и активностью природных урана и тория. Для данной задачи в докладе рассматривается значимость принципа радиационной эквивалентности и возможность его практического осуществления в настоящее время с использованием конкретных примеров для Японии и России.

 

Литература:

 

1.Журнал "Инженерная физика" No 3, В. Апсэ, 2001.

 

2.Белая книга ядерной энергетики, под ред. профессора Е.О. Адамова. М., ГУП НИКИЭТ, 1998.

 

3.Е.О.Адамов, И.Х. Ганев, А.В. Лопаткин, В.Г. Муратов, В.В. Орлов., Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. М., ГУП НИКИЭТ, 1999.

 

4.Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века, основные положения. М., ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2000.

 

5.Меньшиков В. Отработавшее ядерное топливо: масштабы и основные проблемы. Ядерный контроль. № 29. М.: Центр ПИР, 1999.

 

6.В. Апсэ, А. Шмелев, Г. Куликов. Оценка снижения активации циркония в легководных реакторах путем изменения его начального изотопного состава. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика, № 5, 1997.

 

7.Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87 и Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87. М., Энергоатомиздат, 1998.

 

8.А.Н. Шмелев, В.А. Апсэ и Г.Г. Куликов. О равновесной трансмутации долгоживущих продуктов деления. Известия высших учебных заведений, сер. Ядерная энергетика, № 3, 1998.