Высокие затраты и опасения по поводу распространения подпитывают сомнения по поводу переработки отходов

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) может быть переработано и переработано для повторного использования, но высокая стоимость, проблемы с распространением, а также дешевый и обильный уран означают, что это не может быть идеальным способом замкнуть топливный цикл. на данный момент.

Атомный завод Areva по переработке ядерных отходов в Гааге, недалеко от Шербура, западная Франция (Источник: Reuters/Бенуа Тессье)

Статьи по Теме

• Проблемы с ядерным финансированием отслеживают снижение признания
• Термическое стеклование может уменьшить объемы отходов на 90%
• Ядерная промышленность ищет более постоянные решения для отходов

Во всем мире около 400 000 тонн ОЯТ было произведено на гражданских атомных электростанциях, из которых было переработано чуть менее трети, в то время как текущие коммерческие мощности по переработке составляют всего около 2 000 тонн в год на нескольких заводах во Франции, России, Великобритании. , Индия и, возможно, к 2024 году Япония.

ОЯТ высокорадиоактивно, содержит тяжелые металлы, которые при определенных обстоятельствах могут быть использованы в оружии, и не потеряет своей радиоактивности как минимум сотни, если не тысячи лет.

Сторонники указывают, что они также (в основном) учитываются, хорошо локализованы и защищены, и, хотя сегодняшние технологии могут не совсем обеспечивать решение того, что делать с отходами, это изменится с развитием усовершенствованных реакторов.

«Если вы сожжете существующие уровни отработавшего ядерного топлива на ядерных объектах, что технически просто с быстрым реактором, то у США будет около 200 лет энергии», — говорит Стивен Кертис, независимый спикер по ядерной энергетике. и утилизации отработавшего ядерного топлива с многолетним опытом работы в Министерстве энергетики США и Агентстве по охране окружающей среды.

Большая часть произведенного ОЯТ находится в хранилищах в бочках и сухих контейнерах, и промышленность и правительства нашли только два способа справиться с ним; переработайте и используйте снова или закопайте глубоко под землю.

Ни один из вариантов не пользуется популярностью у публики.

В Соединенных Штатах, где на 75 действующих или остановленных электростанциях в 33 штатах хранится около 86 000 тонн ОЯТ, из тех, кто верит в ядерную энергетику, менее половины поддерживают хранение отработавшего топлива в пределах 50 миль от своих населенных пунктов. , согласно опросу Morning Consult.

Из трех заводов по переработке, которые должны были быть построены в Соединенных Штатах, ни один в настоящее время не работает, и Кертис говорит, что руководители штатов не желают принимать ОЯТ.

«Если бы я мог убедить губернатора принять отработавшее ядерное топливо с условием, что они будут перерабатывать его в быстрых реакторах, это открыло бы десятилетия экономической выгоды в бизнесе экологически чистой энергии в Соединенных Штатах стоимостью 1 триллион долларов, и все это с внутренними поставками», — Кертис. говорит.

Фонд ядерных отходов Конгресса, финансируемый в основном за счет сборов, взимаемых с домашних счетов за электроэнергию и оцениваемый в 45 миллиардов долларов, не использовался с тех пор, как Министерство энергетики США прекратило попытки лицензировать хранилище в Юкка-Маунтин в 2010 году.

По словам Кертиса, один только этот фонд мог бы помочь запустить решение для частного сектора.

Дорогой микс

Новое поколение разработчиков реакторов говорит, что они нашли решение безопасной, простой и дешевой утилизации ОЯТ, но сегодня доступные варианты производят высокорадиоактивную смесь, которая потенциально уязвима для злоупотреблений со стороны потенциальных производителей оружия и намного дороже. чем свежедобытый уран или глубинные геологические хранилища (ГГП).

«Чтобы ядерная энергетика стала частью решения проблемы изменения климата, вам нужно, чтобы она была менее дорогостоящей, чем раньше, ее должно быть проще размещать, чем раньше, вам нужна уверенность общественности в том, что она безопасна и надежна. от терроризма и что это не будет способствовать распространению ядерного оружия», — говорит профессор практики энергетики, национальной безопасности и внешней политики Гарвардской школы Кеннеди Мэтью Банн.

«Повторная обработка указывает на неправильное направление каждого из этих критериев».

В настоящее время основной метод переработки называется PUREX (восстановление плутония и урана) для производства смешанного оксидного (МОКС) топлива, производимого из плутония, извлеченного из ОЯТ и смешанного с обедненным ураном.

Однако это дорого.

Согласно исследованию Банна и других «Экономика переработки и переработки по сравнению "Прямое захоронение отработавшего ядерного топлива".

«При равной стоимости уран должен был бы стать намного дороже, или его переработка должна была бы стать намного дешевле», — говорится в отчете.

Переработка также плохо справлялась с DGR, которые в любом случае все равно понадобятся.

Хранение и последующая утилизация отработавшего топлива в хранилище глубоко под землей обходится примерно в 600 долларов США/кг по сравнению с 2200 долларами США/кг на переработку, включая 200 долларов США/кг на утилизацию высокоактивных отходов, которые все еще остаются после переработки.

«Важно помнить, что если вы производите определенное количество ядерной энергии, у вас остается определенное количество продуктов деления.Вам понадобятся хранилища ядерных отходов независимо от того, перерабатываете вы их или нет», — сказал Банн.

Мировые коммерческие мощности по переработке

(Источник: Всемирная ядерная ассоциация)

Дешевое и обильное топливо

Переработка ОЯТ, как это делают французы в течение 10-летнего производственного цикла, не направлена ​​на решение проблемы нехватки основного топлива для ядерных реакторов, которое относительно недорого и в изобилии.

Уран можно найти естественным образом в земной коре и морской воде, он относительно распространен, и менее десятой части всей стоимости атомных электростанций приходится на топливо.

«Хотя в принципе его можно было бы перерабатывать много раз, французы перерабатывают этот материал только один раз, потому что технически это становится все труднее и труднее сделать после первого раза. Причина, по которой они это делают, заключается в том, чтобы уменьшить объем используемого ядерного топлива. Это не оказывает сильного влияния на теоретическую общую токсичность материала», — говорит главный инженер-ядерщик Аргоннской национальной лаборатории Роджер Бломквист.

В то время как французы использовали метод PUREX, при котором ОЯТ сначала растворяют в горячей азотной кислоте, в Аргонне разрабатывают более компактный и экономичный метод, известный как пиропереработка, для встроенного в лабораторию реактора на быстрых нейтронах (IFR) EBR-II.

Метод пирообработки в семь раз дешевле, чем метод PUREX, согласно книге Чарльза Э. Тилля и Юн Иль Чанга о работе Аргонна с IFR «Изобилие энергии».

Однако до тех пор, пока добыча урана дешева, а спрос на него относительно низок, переработка останется вторым лучшим решением проблемы отработавшего ядерного топлива.

«Одна из причин, по которой стоимость урана такая низкая, заключается в том, что мы не строим достаточно реакторов. Если мы построим много реакторов, нам нужно будет перерабатывать, а переработка будет экономичной. Как только мы доберемся до определенного уровня атомных станций, будет необходимо использовать ядерные отходы для их питания», — говорит Бломквист.

Пол Дэй