Размер шрифта на сайте

фотобанк

Контакты:
Е-mail:

А.В. Путилов, Организация длительного технологического хранения ОЯТ как стадия замыкания ядерного топливного цикла в развивающейся атомной энергетике


Организация длительного технологического хранения ОЯТ как стадия замыкания ядерного топливного цикла в развивающейся атомной энергетике

Одним из обязательных условий дальнейшего масштабного развития атомной энергетики России является решение задачи комплексного обеспечения ядерной, радиационной и экологической безопасности. Важнейшее направление деятельности в этой области — организация безопасного и экономически эффективного обращения с облученным ядерным топливом (ОЯТ), которое отработало свой ресурс и нуждается в хранении и переработке. Своевременное решение данной задачи позволит мотивированно снять основные доводы противников развития атомной энергетики, а так же более достоверно оценить затраты на весь жизненный цикл ядерной установки.

Негативный опыт прошлых отложенных решений, вызванный отсутствием комплексного анализа будущих (сегодняшних) проблем, привел к общему осознанию обязательств перед нашими потомками и требованию выработки единой государственной политики, гарантирующей обеспечение технологической, организационной и экономической безопасности при обращении с ОЯТ в Российской Федерации. Новые технологии должны обладать инновационным потенциалом и «встраиваться» в реформируемую атомную энергетику. Часть отложенных проблем с ОЯТ будет решаться в рамках Федеральной целевой программы «Ядерная и радиационная безопасность», начало работы в рамках которой запланировано на 2008 год. Но в целом проблема ОЯТ в развивающейся атомной энергетике до конца теоретически не разработана.

Судьба ОЯТ — одна из наиболее часто обсуждаемых специалистами тем. Какое отношение должно быть к ОЯТ, как к радиоактивным отходам или как к ценному сырью? К сожалению, в настоящее время однозначный ответ на такой вопрос получить невозможно по целому ряду обстоятельств. При качественной оценке ОЯТ следует учитывать большое количество факторов, которые свидетельствуют о том, что относить ОЯТ к категории отходов слишком расточительно. В тоже время извлечение полезных продуктов из ОЯТ является весьма дорогостоящей операцией, которая, в свою очередь, приводит к образованию вторичных радиоактивных отходов (РАО). До настоящего момента ни одна из стран-владельцев АЭС не приступила к реальному системному удалению ОЯТ из сферы деятельности человека. Программы окончательной изоляции существуют, ведутся исследования, но дата начала реализации этого процесса постоянно откладывается для решения будущим поколениям. Ответ на поставленный вопрос о судьбе ОЯТ – это решение ближайшего будущего. Однако уже сейчас необходимо разрабатывать инновационные технологии, позволяющие повысить безопасность и улучшить экономические показатели обращения с ОЯТ. При этом, следовательно, главной задачей ближайшей перспективы является обеспечение экологически безопасного и надежного долгосрочного технологического хранения ОЯТ.

К настоящему моменту в Российской Федерации накоплено чуть меньше двадцати тысяч тонн ОЯТ, что по массе несопоставимо меньше (на много порядков) массы отходов от традиционной энергетики, если приводить эти данные к выработанным киловатт-часам. Оценка потенциального ущерба от реализации ядерного топливного цикла (ЯТЦ) и угольного топливного цикла (УТЦ), приведенная к выработке электроэнергии электростанцией мощностью 1000 МВт, отличаются в пользу ЯТЦ на три порядка. Эти оценки, выполненные специалистами-экологами, включают все стадии топливных циклов от добычи урановой руды или угля и заканчивая утилизацией отходов. Общество вынуждено платить за использованные киловатт-часы, и цена вопроса зависит от технологического совершенства всех стадий энергетического передела.

Основная масса накопленных и ежегодно образующихся облученных тепловыделяющих сборок (ОТВС) относится к ОЯТ с отложенным решением и находится в настоящее время в воде «мокрых» хранилищ, большей частью расположенных при АЭС.

Рис. 1 — Распределение накопленного (а) и ежегодно образующегося (б)

ОЯТ по текущему отношению к его переработке

Используемая технология хранения ОТВС в воде является необходимой начальной стадией обращения с ОЯТ, так как обеспечивает эффективное его охлаждение и радиационную защиту. Однако, вследствие коррозионных процессов, при длительном (несколько десятков лет) нахождении в воде, ухудшается состояние как ОТВС, так и самих бассейнов выдержки. Поэтому, в последнее время четко прослеживается мировая тенденция к переходу на «сухой» способ хранения накопленного ОЯТ, который позволяет обеспечить долгосрочное безопасное обращение с ОТВС более чем на 50 лет вперед. Решение этой ключевой текущей задачи – организации долгосрочного «сухого» хранения ОЯТ — позволит атомной промышленности перейти в режим спокойного принятия последующих решений о судьбе ОЯТ, исходя прежде всего из требований экологической безопасности и экономической целесообразности.

Мировая практика отработала несколько различных технологий «сухого» хранения ОТВС легководных реакторов. Это, прежде всего, контейнерные хранилища облученного ядерного топлива (ХОЯТ). Их отличает максимальная надежность и устойчивость к локальным нештатным ситуациям. Контейнерные хранилища требуют минимальных текущих затрат, связанных в основном только с их физической защитой. В России существует опыт создания транспортных упаковочных комплектов (ТУК), предназначенных для перевозки различных типов ОТВС. Однако, для организации контейнерного хранения ОЯТ на подобной технической базе потребуются существенные производственные мощности для своевременного изготовления необходимого количества упаковочных комплектов.

Другое отработанное решение – это «сухие» хранилища капитального типа. Их основное преимущество – меньшие, хотя и «одномоментные», капитальные затраты. В тоже время текущая эксплуатация «капитальных» хранилищ требует существенно больших расходов. В настоящее время на ФГУП ГХК начато строительство «сухого» капитального ХОЯТ камерного типа. Ввод его первой очереди позволит решить острую проблему переполненных пристанционных бассейнов на АЭС с реакторами РБМК-1000. Предполагается, что в «сухом» хранилище помимо ОТВС реакторов РБМК-1000 (все наработанное топливо из реакторов данного типа) будут размещены ОТВС и реакторов ВВЭР-1000.

Рис. 2 — Технологические операции, необходимые при организации длительного хранения ОТВС.

Перед атомной отраслью России поставлена задача достижения к 2030 году 25% доли электроэнергии, вырабатываемой АЭС, от общего объема производства электроэнергии. Увеличение общего количества реакторных установок приведет к увеличению темпа ежегодного поступления ОЯТ на длительное технологическое хранение. Таким образом, перспективы традиционной (базирующейся на легководных реакторах) атомной энергетики определены и, как следствие, легко просчитываемы масштабы образующегося ОЯТ на ближайшие 20–30 лет, что позволяет максимально системно подойти к развитию промышленной инфраструктуры по «сухому» долгосрочному хранению ОЯТ тепловых реакторов. Теоретическое описание процесса обращения с ОЯТ в этом периоде вполне просматривается, хотя и включает ряд трудных моментов (финансовое обеспечение и пр.).

Вовлечение России в мировой рынок атомной энергетики требует создания системы логистики (транспортирование, ТУК’и, хранение), адекватной (и совместимой) характеристикам ОЯТ (ОТВС) стран-партнеров Европы, Юго-Восточной Азии (в частности Японии). Тем более, что президент Российской Федерации В.В.Путин выступил с инициативой создания международных центров обращения с ОЯТ в части долговременного хранения и переработки. Один из таких центров может быть создан на территории России в Сибири на Горно-химическом комбинате (г. Железногорск) или на базе Краснокаменского горного предприятия. Создание международного центра по обращению с ОЯТ может быть следующим шагом после реализации международного центра по обогащению урана в Иркутске.

Ситуация с более отдаленным будущим атомной энергетики складывается следующим образом. В настоящее время понятна только главная цель – технологии замкнутого ядерного топливного цикла (ЯТЦ), что позволит избавиться от ограничений с запасами природного урана и обеспечить на многие сотни лет атомную энергетику топливом. Пока еще только ведутся НИР и ОКР, направленные на выбор безопасного и конкурентоспособного базового энергоблока будущей атомной энергетики. С большой долей уверенности можно утверждать, что после выбора новой технологической платформы будет возможен и теоретический ответ о судьбе ныне накапливаемого ОЯТ с отложенным решением. Когда конкурентоспособность реакторов на быстрых нейтронах будет экспериментально доказана, то объемы накапливаемого ныне ОЯТ скорей всего будут востребованы и переработаны. Поэтому разработка эффективной технологии переработки ныне накапливаемого ОЯТ должна обязательно выполняться в рамках работ над новой технологической платформой атомной энергетики.

Начатое реформирование российской атомной энергетики направлено на устойчивое и эффективное обеспечение энергоснабжения страны. Атомная отрасль всегда находилась в государственной собственности и под государственным управлением. Начатая реформа направлена на сохранение государственного регулирования с одновременным формированием конкурентной среды. Рыночные механизмы являются определяющими при конкуренции российской атомной энергетики с другими мировыми державами. При этом появление новых форм собственности не избавляет от ответственности за надежное и безопасное развитие атомной отрасли.

Основным гарантом обеспечения безопасности при использовании ядерных технологий и обращении с радиоактивными отходами всегда будет государство. Для адекватного выполнения такой роли государство должно создать и обеспечить функционирование стройной национальной законодательной системы, четко регламентирующей всю деятельность в этой области. За рубежом существует несколько моделей развития атомной энергетики, включающих использование как государственного, так и частного капитала. Государство должно определить национальную политику (цель), стратегию (долгосрочную программу достижения поставленной цели) и законодательно простимулировать вовлечение необходимых ресурсов – инфраструктуры, современных технологий, квалифицированного персонала и, что самое главное, обеспечение адекватного долгосрочного финансирования.

Для привлечения внешнего капитала атомная промышленность не может быть просто приватизирована в виду стратегической и социально-политической значимости объектов её инфраструктуры. Совсем недавно образовано ОАО «Атомный энергопромышленный комплекс», 100% акций которого находится в федеральной собственности. Чтобы преодолеть противоречие государственного и частного в хозяйственной практике используется концепция государственно-частного партнерства. В современном понимании государственно-частное партнерство – это институциональный и организационный альянс между государством и бизнесом в целях реализации масштабных проектов для развития стратегически важных отраслей промышленности. Оно не ограничивается инвестициями, предоставлением льгот или гарантий. Это довольно сложный комплекс договорных взаимоотношений между заказчиком, инвесторами, поставщиками, регулирующими органами и властью различного уровня. Ответственность, полномочия, границы деятельности между множеством участников должны быть жестко регламентированы действующим законодательством.

Наиболее распространенной за рубежом формой государственно-частного партнерства при осуществлении крупных, капиталоемких проектов являются концессии, в российском законодательстве также имеется подобная норма. Концессия — это система отношений между государством и частным юридическим или физическим лицом, возникающая в результате предоставления прав пользования государственной собственностью по договору, за плату и на возвратной основе, а также прав на осуществление видов деятельности, которые составляют исключительную монополию государства. Концессии, в отличие от контрактных, арендных и иных отношений, носят долгосрочный характер, что позволяет обеим сторонам осуществлять стратегическое планирование своей деятельности. В концессиях частный сектор обладает наиболее полной свободой в принятии административно-хозяйственных и управленческих решений, что отличает их от совместных предприятий. У государства в рамках как концессионного договора, так и законодательных норм остается достаточно рычагов воздействия на партнера в случае нарушения им условий концессии, а также при возникновении необходимости защиты общественных интересов. И последнее, государство передает концессионеру только права пользования объектом своей собственности, оставляя за собой право распоряжения ею.

Для успешного масштабного развития атомной отрасли в нашей стране и выхода на мировой рынок помимо государственного финансирования по линии федеральных целевых программ необходимо развертывание инфраструктурных проектов на основе государственно-частного партнерства. Обеспечение ядерной, радиационной и экологической безопасности – ответственность государства. Причем безопасность обращения с ОЯТ и радиоактивными отходами сегодняшнего дня должна быть гарантированно обеспечена на сотни лет вперед многим будущим поколениям. Очевидно, что обеспечение такой ответственности может быть возложено только на государственные предприятия. Однако это не исключает возможность «частной» коммерческой деятельности на отдельных этапах заключительной стадии ЯТЦ. Такие технологические операции, как подготовка ОТВС на АЭС, транспортирование и даже долговременное хранение ОЯТ могут выполняться коммерческими структурами при определенных условиях, которые теоретически еще предстоит обосновать.

Для решения внутренних задач и выхода на мировой рынок государство должно обеспечить наличие организаций и предприятий, отвечающих за непрерывное научно-техническое и организационно-финансовое управление обращением с ОЯТ и своевременное безопасное выполнение технологических операций по подготовке ОТВС, их транспортированию, долгосрочному хранению и последующей переработке или окончательной изоляции. Очевидно, что затраты на заключительную стадию ЯТЦ увеличат себестоимость продукции атомной энергетики, а поэтому очень важно уже сегодня выбрать максимально экономически эффективное решение по долгосрочному хранению ОТВС, чему должно способствовать теоретическое осмысление всего долгосрочного цикла обращения с ОЯТ.


© 2000—2011 Пресс-Центр атомной энергетики. Поддержка сайта — Агентство PepperGreen