Атомные реакторы могут потреблять ядерные отходы в качестве топлива

Новые «быстрые» реакторы могут произвести достаточно экологически чистой электроэнергии, чтобы обеспечить Великобританию на ближайшие 500 лет.

«Быстрые» атомные реакторы нового поколения могут потреблять радиоактивные отходы в качестве топлива и производить достаточно экологически чистого электричества, чтобы обеспечить Великобританию более чем на 500 лет вперед, как показывают данные, подтверждённые главным советником по науке из Министерства энергетики и изменения климата.

Огромные запасы отработанного топлива в Великобритании составляют более чем 100 тонн плутония и 35 000 тонн обедненного урана. Плутоний представляет собой угрозу безопасности, поскольку может стать опасным объектом деятельности для террористов, а его утилизация требует значительных финансовых затрат. В последнее время правительство рассматривает альтернативные возможности использования данных материалов.

Предпочтение отдается строительству атомного комплекса для переработки смешанного оксидного топлива, или МОКС-топлива, – ядерного топлива, содержащего несколько оксидов делящихся материалов (в основном плутония и урана). Утилизация таких соединений гораздо безопаснее, чем утилизация порошкообразного оксида плутония. Однако на данный момент в стране нет завода, который обладает достаточной мощностью для переработки МОКС-топлива, так как комплекс в Селлафилде был выведен из эксплуатации из-за многочисленных технологических и финансовых проблем.  Кроме того, смешанное оксидное топливо позволяет лишь небольшой части энергии ядерных отходов превращаться в электричество.

Международная компания «GE Hitachi» внесла альтернативное предложение – построить модульный быстрый реактор IVпоколения «PRISM», который производит электроэнергию, используя в качестве топлива плутоний. «Это очень привлекательная идея, ведь мы должны утилизировать ядерные отходы максимально эффективно», - отмечает профессор Дэвид Маккей, главный советник по вопросам науки в Министерстве энергетики и изменения климата. По последним данным, это предложение было отклонено правительством и Управлением по выводу из эксплуатации атомных электростанций  в силу его низкой рентабельности. 

Однако по данным «TheGuardian», переговоры между компанией «GE Hitachi», Министерством энергетики и изменения климата и Управлением по выводу из эксплуатации атомных электростанций все еще продолжаются. Профессор Маккей сообщил в  интервью корреспонденту «The Guardian» следующее: «Мое мнение как главного советника по науке заключается в том, что концепция модульного реактора «PRISM» весьма интересна, и я хотел бы получить более подробные сведения относительно его надежности и эффективности». Официальный представитель Управления по выводу из эксплуатации атомных электростанций добавляет: «Слухи о том, что мы отказались от предложения компании «GE Hitachi» не имеют под собой никаких оснований». По его словам, очередной этап переговоров «может продлиться до 6 месяцев».

Технология строительства реакторов на быстрых нейтронах развивалась в США в течение нескольких десятилетий, пока в 1994 году президент Билл Клинтон не закрыл все исследовательские программы в области атомной энергетики. Быстрый модульный реактор «PRISM» является коммерческим «ответвлением» исследований, ранее финансируемых правительством. На данный момент пока не было подписано ни одного контракта на строительство такого реактора, однако представители компании «GE Hitachi» заявляют, что на его возведение уйдет лишь несколько лет, и еще некоторое время необходимо на лицензирование технологии.

Реактор компактного размера имеет производительность около 311 МВт, что эквивалентно мощности 100 ветряных турбин, работающих круглосуточно, или четверти мощности традиционной атомной электростанции. Ядро реактора погружено в резервуар с жидким натрием, передающим тепло на турбины, генерирующие электричество. Создатели конструкции утверждают, что средства пассивной безопасности предотвратят расплавление ядерных топливных элементов реактора, даже если подача питания на станции будет прекращена (что и произошло в марте прошлого года в энергоблоках «Фукусимы-1»).

Согласно обсуждаемому сейчас предложению, в Селлафилде планируется построить два реактора «PRISM», которые будут оптимизированы таким образом, чтобы перерабатывать плутониевые отходы как можно быстрее. Однако, если правительство решит уделить первостепенное внимание снижению выброса парниковых газов, а не скорости утилизации, большее количество быстрых модульных реакторов могло бы быть скомбинировано с системами повторного использования топлива для получения электричества из плутония и обедненного урана.

Согласно подсчетам, проведенным американским писателем и сторонником использования реакторов на быстрых нейтронах Томом Близом, эта технология – при наличии довольно большого количества ректоров – позволяет произвести из радиоактивных отходов столько экологически чистой энергии, чтобы обеспечить энергетическую независимость Великобритании на ближайшие 500 лет.

Профессор Маккей согласен с таким прогнозом. «Я думаю, что 500 лет – это максимум того, что можно извлечь из эксплуатации модульных реакторов, но, в принципе, подсчет верен. Конечно, в процессе возникнут непредвиденные обстоятельства, поэтому едва ли мы достигнем верхней планки». Однако, добавляет профессор, бесплатного или недорогого топлива недостаточно для того, чтобы получить дешевую атомную энергию. «Если дело касается экологически устойчивого развития, самым затратным всегда является не топливо, а сами станции и оборудование».

Стоимость реакторов «PRISM» зависит от множества факторов – в том числе от требований, предъявляемых к лицензированию. Однако, по мнению Эрика Левена, ведущего инженера компании «GE Hitachi», установки будут вполне конкурентоспособными благодаря своей компактности и модульному дизайну, что позволяет конструировать их вне места эксплуатации и транспортировать.

Профессор добавляет: «Вполне вероятно, что «PRISM» окажутся дешевле МОКС-реакторов, однако устанавливать цену будет, конечно же, компания «GE Hitachi». К тому же, строительство МОКС-реактора также потребует сложных технологических решений. Понадобятся большие территории и множество установок для переработки смешанного оксидного топлива – ни того, ни другого у нас в наличии сейчас нет».

Британский ученый всячески поддерживает разработку новых типов реакторов, которые будут безопаснее и эффективнее уже существующих. Он подчеркивает, что исследования в данной области не должны восприниматься как угроза альтернативной энергетике – в первую очередь, солнечной и ветровой, которые хоть и играют важную роль, но не могут полностью удовлетворить потребность страны в электричестве.

«Мы должны действовать очень оперативно. Нам нужны технологии, которые можно внедрять в промышленных масштабах. Было бы наивно предполагать, что можно обеспечить энергетическую независимость страны лишь за счет альтернативных источников».

Еще одним технологическим решением может стать внедрение реакторов на расплавах солей (или жидкосолевых реакторов). По мнению профессора Маккей, эта разработка также обладает огромным потенциалом, и первые опытные образцы будут введены в эксплуатацию в США уже в ближайшем будущем. 

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.guardian.co.uk/environment/2012/feb/02/nuclear-reactors-consume-radioactive-waste