Завершение темы урановых хвостов. Использование ОГФУ и выводы по всей теме.
Это финальная часть из серии моих публикаций (см. тэг ОГФУ), посвященных вопросу ввоза обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Европы в Россию. Первая посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Вторая - истории контрактов на обогащение урана, экономике вопроса и тому зачем же к нам ввозят ОГФУ. Третья, разбитая на две части ( 1 и 2) - вопросам безопасности при обращении с ОГФУ и разбором популярных вопросов и мифов от Гринписа по этому поводу. Также я опубликовал интервью с автором доклада «Беллоны» об ОГФУ Александром Никитиным. Перед чтением этой финальной части рекомендую сначала ознакомиться с ними.
А сейчас я заканчиваю тему обзором практики и перспектив использования и возможного захоронения ОГФУ, ну и выводами по всем частям. Итак, поехали.
Коллаж к 4-й части: Гринпис, ЗОУ, МОКС-топливо, А.Никитин.
Статус и использование ОГФУ
Я уже подробно рассказывал про основное назначение "богатых хвостов" - ОГФУ с содержанием ценного изотопа U-235 в 0,2-0,25%. Его используют как вторичный источник урана для получения топлива современных АЭС. Из того объема ОГФУ, что сейчас везут из Германии, можно сделать годовой запас топлива для 10 АЭС, способных заменить половину угольных ТЭЦ в той же Германии и, соответственно, снизить выбросы CO2. Так что тут вопросов нет, ОГФУ с таким содержанием U-235 - это ценное сырье, просто не все могут экономически выгодно извлечь из него пользу (расчеты экономики я приводил тут).
Поэтому не удивительно, что в большинстве международных документов (например тут) и международных организаций ОГФУ называется крупным вторичным источников урана в настоящем и потенциально ценным сырьем для будущего. Однако везде справедливо добавляется, что возможности использования этого сырья в будущем будут сильно зависеть от многих факторов, которые пока предсказать сложно, и не исключается, что он может быть захоронен.
Даже на описанном выше самом популярном примере использования ОГФУ как сырья для дообогащения урана видно, что пока далеко не все страны могут делать это технологически, не везде это оправдано экономически и не у всех такая потребность вообще есть. Поэтому практически общим местом является то, что это материал, который пока нужно безопасно и дешево долговременно (порядка 100 лет) хранить, искать ему применение, а уж вырастет на него спрос или нет в будущем - там видно будет.
При этом в разных странах ситуация разная в силу исторических, технологических и экономических причин, поэтому из этой концепции на национальных уровнях вытекают разные интересные нюансы. Например, Россия, Франция, Великобритания рассматривают ОГФУ (а точнее - обедненный уран) как ценный ресурс для будущего или уже используют его в настоящем. В США часть ОГФУ действительно признана отходом (ниже разберемся почему), в Германии такой сценарий наиболее вероятен (ну там вообще перспективы атома никакие, так что не удивительно).
Вариантов использования обедненного урана из ОГФУ довольно много, часть из них применялась в промышленности (утяжелители в авиации, судостроении и даже в формуле-1), часть применялась в военных целях (сердечники для снарядов и наполнители брони, а также элементы термоядерных бомб), часть перспективных направлений исследуется (как материал для радиационной защиты для разных задач, для использования в полупроводниках, катализаторах или сорбентах) и т.д. Но тем не менее объемы этого использования небольшие, а часть (военная) - вообще так себе перспектива, которую не хочется рассматривать. Но давайте рассмотрим подробнее то направление, с развитием которого во многом и связаны надежды атомщиков.
МОКС-топливо
Помимо использования ОГФУ для доизвлечения 235-го изотопа урана, можно использовать его в виде топлива для АЭС и другим способом - как источник 238-го изотопа урана в МОКС-топливе. МОКС - это топливо, изготовленное из смеси оксидов плутония, выделенного из отработанного ядерного топлива (ОЯТ), и оксидов урана, обычно как раз обедненного, полученного из тех самых запасов ОГФУ. В типичном атомном реакторе помимо деления изотопа урана U-235 образуется плутоний Pu-239 при захвате нейтронов изотопом U-238. При этом Pu-239 ведет себя очень похоже на U-235 - тоже делится тепловыми нейтронами с похожим выделением энергии. В среднем, в топливе АЭС за время его работы 2/3 энергии выделяется за счет деления U-235, и до 1/3 энергии - за счет распада образующегося там Pu-239. В выгружаемом ОЯТ несгоревшего плутония - до 1% по массе, примерно как и несгоревшего U-235.
Ежегодно с ОЯТ из реакторов АЭС достают около 70 т. плутония. В принципе, если его выделить и переработать в МОКС-топливо, то его хватило бы для загрузки до 20% всех АЭС. Так что вовлечение плутония в топливный цикл позволяет более эффективно использовать полезные топливные ресурсы - и урана и плутония. И на самом деле отношение к ОЯТ (отход/не отход) пролегает примерно по той же границе в разных странах как и к ОГФУ, да на самом деле и ко всему остальному тоже - если технологии есть и позволяют с субстанцией обращаться и извлекать полезные компоненты - то это не отход, если нет - то тут все сложнее. Просто перерабатывать ОЯТ, как и эффективно и в большом количестве обогащать уран, умеет очень ограниченное количество стран.
Переходя от теории к практике, надо вспомнить первую из упомянутых в дисклеймере прошлой статьи новостей. В январе в реактор БН-800 энергоблока № 4 Белоярской АЭС была загружена первая серийная партия МОКС-топлива, а в июне подготовлена полная загрузка для всей активной зоны реактора, на которую он будет переведен к 2022 году.
Реактор БН-800 на Белоярской АЭС. Фото автора, живущего в 30 км от нее.
Так что рассказы о том, что Росатом накапливает запасы обедненного урана для того чтобы затем использовать их в замкнутом топливном цикле в быстрых реакторах (а в планах и в обычных тоже) - не просто разговоры про будущее, как говорит Гринпис. Это уже происходит. Да, конечно, объемы использования этого топлива мизерны по сравнению с накопленными запасами ОГФУ - десятки тонн в год против около миллиона тонн накопленного ОГФУ. При таких темпах использования запасов ОГФУ хватит на сотни тысяч лет. Но тем не менее это работающая технология, а не фантазия. За работающими реакторами БН-600 и БН-800 в среднесрочной перспективе светят пока лишь БН-1200 и БРЕСТ-ОД-300 и исследовательский МБИР. За границей "быстрые" планы пока тоже ограничиваются единицами реакторов. Планы по масштабному внедрению быстрых реакторов во второй половине 21-го века пока есть только у Китая (и частично России, но лишь по заявлениям), который и сейчас является локомотивом развития объемов атомной энергетики мира. Однако при благоприятных условиях у быстрых реакторов может появиться второй шанс. В частности, минимум 4 из 6 перспективных направлений реакторостроения IV-го поколения - это именно быстрые реакторы.
Тепловыделяющая сборка (ТВС) для реактора БН-800. Источник.
Впрочем, МОКС-топливо используется не только в быстрых реакторах, но и на обычных АЭС, в тепловой атомной энергетике. Сейчас до 5% нового используемого топлива АЭС мира и до 10% - во Франции (в 24 реакторах) - это именно МОКС-топливо.
Франция вообще тут лидер, их крупнейший завод по переработке ОЯТ в La Hague перерабатывает до 1700 т ОЯТ в год - это примерно 70% всего ОЯТ Западной Европы. При этом доля атомной энергетики Франции от европейской - около 55%. Так что они перерабатывают не только свое топливо, но и топливо из Германии, Швейцарии, Бельгии, Нидерландов, Италии и даже не из Европы - из Японии и Китая. Правда масштабы использования плутония из этого топлива для производства МОКС не такие большие как могли бы быть - не более 200 т топлива в год. Так что когда Гринпис заявляет, что ни одна страна в мире не везет к себе ядерные отходы (а ОЯТ они тоже называют отходами, как и ОГФУ) - смело можно напоминать им про переработку ОЯТ во Франции. И это при том что радиотоксичность ОЯТ несопоставимо выше, чем у ОГФУ.
Крупнейший в мире завод по переработке ОЯТ La Hague, Orano, Франция. Источник.
В России тоже планируют расширять использование МОКС-топлива при постепенном переходе к двухкомпонентной атомной энергетике (вот интересная презентация об этом) - с тепловыми и быстрыми реакторами. Быстрые реакторы тут нужны для улучшения изотопного состава плутония и его расширенного производства. Правда в основном в этой двухкомпонентной системе предполагается делать упор на переработку ОЯТ для РЕМИКС-топлива (неразделенная смесь выделенного из ОЯТ урана и плутония с добавкой обогащенного урана) для реакторов ВВЭР. Опытный центр по новой технологии переработки ОЯТ сейчас вводят в Железногорске. Все это не только позволит включить в топливный цикл делящиеся изотопы урана и плутония из отработанного топлива, сократив тем самым использование ресурсов свежего урана до 20%, но и решить проблему обращения с ОЯТ, существенно уменьшив объемы захоронения высокоактивных отходов (до 100 раз) и время, которое они представляю угрозу (с сотен тысяч лет до сотен лет).
Так что это все тоже история про рациональное использование ресурсов, снижение рисков и вреда для окружающей среды, за что так выступают экологи-активисты. И при этом это история про изменение облика атомной энергетики и решение ее текущих проблем (типа обращения с ОЯТ), что антиядерным активистам уже совсем не нравится.
Всего к текущему моменту в мире использовано лишь около 2000 т МОКС-топлива, а ежегодные мощности по его производству в России, Франции, Англии и Японии составляют не более 400 тонн. А значит существующих в мире запасов ОГФУ (около 2 млн т.) при нынешнем объеме использовании хватит на десятки тысяч лет. При этом ежегодно добывается и используется около 50-60 тыс. тонн урана, большая часть которого так же переводится в гексафторид для обогащения, а значит до 90% его объема переходит в категорию ОГФУ, пополняя его мировые запасы.
Из вышеперечисленного мы должны честно констатировать минимум 3 факта: - Сейчас сложно однозначно сказать будет ли в будущем в мировом масштабе существенно увеличиваться или уменьшаться объем использования ОГФУ в виде МОКС-топлива. Прогнозов и факторов, на это влияющих, много. Но у России и ряда других стран планы по такому расширению есть. - Существующих запасов ОГФУ при нынешних темпах использования хватит на тысячи лет.
- Темпы образования нового ОГФУ превышают темпы его использования.
Означает ли это, что объемы накопленного ОГФУ только увеличиваются? Как ни странно нет. Давайте разберемся почему.
Урану - да. Гексафториду - нет
Для использования в качестве ядерного топлива нужны делящиеся тяжелые элементы - уран или плутоний. Их химическая форма (обычно это оксиды, либо в будущем нитриды или другая экзотика) играет свою роль определяя плотность и прочностные характеристики топлива, но вторична для его ядерно-физических свойств по сравнению с изотопным составом делящегося материала. Поэтому в запасах ОГФУ ценность как топливный ресурс составляет именно уран. И несмотря на относительную безопасность обращения с ОГФУ, все же эта химически опасная фторидная форма не лучшее решение для длительного хранения.
Поэтому общемировым трендом является деконверсия, или обесфторивание запасов ОГФУ, т.е. перевод гексафторида урана в другую химическую форму - в закись-окись урана (ЗОУ, или U3O8). ЗОУ - это термически и химически устойчивое соединение, нерастворимое в воде и нелетучее. Самое оно для длительного хранения и даже, если такая задача возникнет, захоронения, т.к. это как раз и есть одна из наиболее распространенных в природе форм соединения урана, еще и менее радиоактивная чем природный уран. При этом при деконверсии помимо оксидов урана из гексафторида получают другие продукты с содержанием фтора. Например, тот же безводный фтороводород HF, применяющийся в промышленности. Так что гексафторид урана выступает еще и вторичным источником фтора, который сейчас в России добывают из китайского сырья.
Так вот, накопления ОГФУ в мире не происходит именно потому, что темпы его перевода в ЗОУ сопоставимы с темпами образования нового ОГФУ - около 60 тыс. т. в год. И темпы деконверсии будут только нарастать, так что в ближайшие десятилетия мировые запасы ОГФУ будут переведены в более безопасную форму.
Мировые мощности по деконверсии ОГФУ в закись-окись урана. На текущий момент около 25% мировых запасов ОГФУ уже переведены в более безопасную оксидную форму. Во Франции - 75%, в России и США - около 10%. Источник.
Опыт Франции
Лидерами по деконверсии являются французы. У них законодательно необходимо запасы ОГФУ переводить в закись-окись для длительного хранения, и отходами они не считаются. Первая мощная установка «W1» по переводу гексафторида в ЗОУ разработана и запущена у них еще аж в 1984 году. Ее производительность 10 тыс.т. ОГФУ в год. Позднее построили вторую установку «W2» той же производительностью. Мощности по деконверсии во Франции уже превышают объемы образования нового ОГФУ, так что запасы их ОГФУ сокращаются. По разным оценкам до 300 тыс. т ОГФУ (не только французских) во Франции уже переведены в более безопасную форму оксидов.
Полученные запасы ЗОУ хранят в металлических контейнерах DV-70 c толщиной стенок в 5 мм, объемом по 3 м3 и вмещающих по 10 т. ЗОУ. Контейнеры хранят в несколько ярусов в ангарах на территории двух французских атомных заводов - в Bessines и Tricastin. При этом из 10 т. ОГФУ получается 8 т. ЗОУ, а с учетом более компактной упаковки ЗОУ еще и занимает в 5-6 раз меньшую площадь при хранении.
Хранилища ЗОУ во Франции. Хранятся они такими штабелями в легких ангарах на атомных производствах как запас и сырье на будущее, поскольку у атомной промышленности и энергетики Франции планы на это будущее пока есть. Источники фото (1 и 2).
Опыт Urenco в Европе
Компания Urenco - второй по величине игрок на мировом рынке обогащения урана после нашего ТВЭЛа (дочка Росатома). Я подробно писал о них в прошлых статьях. В Европе у них три завода - в Великобритании, Нидерландах и Германии. Они работают в разных странах, а их заказчики - по всему миру. Так что эта коммерческая компания работает уже почти полвека по всем международным и национальным законам. При этом это не атомная госкорпорация или чья-то национальная компания, как в России, Франции или Китае, которые помимо решения коммерческих задач занимаются составлением и реализацией стратегии развития атомных отраслей в своих странах и на мировых рынках (при всех плюсах и минуса такого подхода). Urenco - это компания, чей основной бизнес - это именно обогащение урана для коммерческих АЭС по их запатентованной центрифужной технологии. Остальное для них вторично. Поэтому они просто зарабатывают на том что делают хорошо и извлекают выгоду там где это возможно для них и их партнеров. Это не лучше или хуже других подходов, просто это реальность и особенность, которую надо понимать говоря про рынок ядерных материалов и обогащения урана.
Поэтому, когда Urenco было выгодно, они отправили часть своего ОГФУ на деконверсию во Францию. Из 300 тыс. т. переработанного французами гексафторида, 46 тыс.т. (в пересчете на металлический уран) - это ОГФУ европейской Urenco, переработанного по контрактам с 2003 по 2014 год. Полученный ЗОУ Urenco забрала и передала нидерландской организации по обращению с радиоактивными отходами CORVA, опять же, посчитав это для себя выгодным. Ведь планов по производству в будущем МОКС-топлива у Urenco нет.
Кстати, потомки Рембрандта, Босха и прочих Брейгелей в голландской CORVA весьма творчески подошли к вопросу оформления своих хранилищ для радиоактивных отходов и материалов - необходимость согласования и получения одобрения у местных общин к тому обязывала (нам бы так!). Поэтому они сделали их символически красивыми снаружи, а внутри вообще открыли филиал местных музеев и картинную галерею.
Это здание для высокоактивных отходов, образовавшихся при переработке во Франции топлива единственной в Нидерландах АЭС Borsele (мощность всего 440 МВт, и она расположена тут же неподалеку) и единственного голландского исследовательского реактора. Со временем здание будут перекрашивать в менее яркий цвет, символизируя постепенный спад тепловыделения и активности отходов.
А это картинная галерея, организованная прямо внутри хранилища РАО. Отличный способ совмещения приятного с полезным - и прикоснуться к искусству и увидеть, что РАО - это не страшно. И это важно как для работников, так и для посетителей.
А в этом здании (тут показан проект и рендер) около 100 лет будут хранить обедненный уран в виде ЗОУ. На фасаде размещены крупнейшие в Европе солнечные часы авторства известного голландского художника William Verstraeten. Они символизируют важность времени в вопросе обращения с радиоактивными отходами и материалами.
К 2130 году в Нидерландах должны запустить в работу глубинный пункт захоронения радиоактивных отходов. Пока проект хранилища хранилищаOPERA выглядит вот так. Если к тому времени ЗОУ не найдут применение, его тоже поместят туда. При этом цена вопроса - 2 млрд евро. Что в пересчете на кг обедненного урана - около 7,7 евро за кг.
Другой пример прагматичного подхода Urenco - это решение в 2010-м году самой построить завод по деконверсии на площадке в Кайпенхерсте (Великобритания) - Tails Management Facility (TMF). В 2020 году его должны полностью запустить. Возможно, таким образом они решили экономить на французских услугах по деконверсии (хотя технологию купили у них, как и все в мире), возможно - решили зарабатывать на аналогичных услугах для английской Nuclear Decommissioning Authority (NDA), у которой есть свои запасы ОГФУ, оставшиеся от работы английского газодиффузионного завода в Кайпенхерсте, работавшего до прихода на площадку Urenco. Не случайно завод по деконверсии построен именно на английской площадке Urenco, а не в Германии или Нидерландах, где таких запасов нет. Общие запасы ОГФУ в Кайпенхерсте, от Urenco и NDA - около 130 тыс.т. И нюанс в том, что теперь ОГФУ Urenco из Германии и Нидерландов тоже будут отправлять сюда на деконверсию. И где Гринпис, говорящий что никто кроме "ядерной помойки" России к себе чужой ОГФУ не везет? Возят, еще как, уже много лет и в полном соответствии с международными правилами и законами.
Кстати, англичане тоже ОГФУ и полученный из него ЗОУ отходом не считают. После переработки обедненный уран принадлежащий NDA останется в Кайпенхерсте на длительное хранение под управлением Unenco, как и часть ЗОУ самой Urenco. Атомная энергетика в Великобритании развивается и они вкладываются в исследования способов использования обедненного урана.
В Германии отношение к атомной энергетике самое негативное из стран, где работает Urenco. Поэтому пока их обедненный уран из Гронау будут переводить в форму ОЗУ для длительного хранения, а потом, скорее всего, будут захоранивать в качестве низкоактивных отходов, потенциально в объеме до 100 тыс.тонн. Однако пока даже в Германии ОГФУ, ОЗУ и обедненный уран не имеет статуса радиоактивных отходов.
И да, идея отправить часть ОГФУ на дообогащение в Россию - это тоже прагматичное решение Urenco, взаимовыгодное и для Росатома, т.к. Urenco получает обратно 30% этого урана в виде эквивалента природному, избавляется от дважды обедненного урана (да, такая мотивация наверняка тоже присутствует), а Росатом зарабатывает на обогащении и получает то, что считает ресурсом. При этом практика, когда обедненная часть урана остается у обогатительного завода - общемировая, просто обычно это ОГФУ после обогащения природного урана, а в России - еще и после обогащения ОГФУ.
Опыт США
В США подход к статусу ОГФУ двоякий, поскольку там есть ОГФУ, имеющий разных собственников - и частных и государственных. У них есть два крупных закрытых предприятий по диффузионному обогащению урана в Падьюке и Портсмуте, принадлежащих Министерству энергетики (Department of Energy - DOE). Выше я показывал фото их складов со спутников. На них скоплены основные запасы ОГФУ в США - около 800 тыс.т. В 2004 году они приняли план по выводу заводов из эксплуатации, и по обращению с запасами ОГФУ (Portsmouth/Paducah Project Office Mission ). Программа предполагает деконверсию ОГФУ в ЗОУ с попутным получением фторсодержащих продуктов и высвобождением тары от ОГФУ, а это более 60 тыс. стальных контейнеров. При этом после обесфторивания ОГФУ они планируют разместить обедненный уран (ОУ) в форме оксида на долговременное хранение на трех площадках, приспособленных для хранения радиоактивных отходов (РАО). Однако что с ним делать они окончательно не определились и к РАО по умолчанию не относят, полагая его возможное дальнейшее использование. И даже запустили целую программу исследования способов его будущего применения.
Хранилище ОГФУ в США. Источник.
Любопытно, что примерно 20% их запасов ОГФУ - это довольно "богатые" хвосты - более 0,34%. Т.е. это вполне себе экономически привлекательное сырье, из которого можно получить до 40 тыс. т. эквивалента природного урана - почти годовую его добычу во всем мире. Но своих свободных мощностей у них нет, а дообогащение их хвостов в России, как это делают европейцы, в США ограничено законодательно. Но они не исключают возможности дообогащения ОГФУ в случае появления у них новых технологий и желающих этим заниматься. В частности, DOE планирует в течение 40 лет передать до 300 тыс.т. ОГФУ (около 40% запасов) будущему консорциуму Global Laser Enrichment (GLE), разрабатывающему перспективную технологию лазерного разделения изотопов. Дела у GLE пока идут так себе, но важно само намерение и масштаб - DOE рассматривает минимум 300 тыс. т. ОГФУ (37% запасов) как сырье для дообогащения, а не отход.
Но кроме старых федеральных запасов, в США есть и новый ОГФУ, который образуется у частных обогатительных компании. Точнее, это один обогатительный завод Urenco USA (см. предыдущую статью). И вот для таких частников (нынешних и будущих) США определили, что пусть они сами решают что делать с ОГФУ: придумают как выгодно использовать - пожалуйста, а если нет, то им оставили такую опцию, что они имеют право сдать ОГФУ и обедненный уран в собственность DOE в статусе низкоактивных РАО. И Urenco решили, еще до постройки завода, что им так будет выгоднее и что они так и будут делать. И именно то, что они имеют право так делать и подтвердил меморандум 2005 года в отношении отходов завода Urenco USA (он же LOUISIANA ENERGY SERVICES, L.P.). Но Гринпис любит ссылаться на этот меморандум как подтверждение того, что якобы в США с 2005 года ОГФУ отнесли к числу радиоактивных отходов. Все, как мы видим, несколько сложнее. По крайней мере насколько я смог в этом разобраться, хотя не исключаю, что я что-то не так понял.
Кстати, максимальная суммарная мощность установок по деконверсии ОГФУ в США составляет около 22 тыс.т. в год. Но пока за 9 лет они перевели в форму оксидов чуть более 70 тыс. т. ОГФУ, что даже меньше, чем в России за тот же срок. Переработка всех запасов в США по планам займет еще не менее 30 лет.
Опыт и планы России
В России на АО «ПО ЭХЗ» в Зеленогорске с 2009 году работает установка по деконверсии и обесфториванию ОГФУ по все той же французской технологии, и называется она «W-ЭХЗ», по аналогии с французской "W", на конец прошлого года на ней переведено в форму ЗОУ уже около 100 тыс.т. ОГФУ, т.е. более 10% российских запасов. При этом получены и отгружены потребителям 52 тыс. тонн фтористоводородной кислоты и более 10 тыс. тонн безводного фтористого водорода HF. Частично они идут на повторную конверсию природного урана для обогащения. Тем самым исключается необходимость закупки в Китае флюорита - основного сырья для получения фтора в России.
Установка «W-ЭХЗ» в Зеленогорске, на которой уже 100 тыс.т. ОГФУ переведено в ЗОУ.
У Росатома существует Программа безопасного обращения с ОГФУ, которая подробно обсуждалась и даже корректировалась за последние полгода в рамках работы Общественного совета Росатома и его рабочих групп по этой теме, в том числе с участием представителей Гринпис. Согласно программе к 2024 году будет введена в эксплуатацию еще одна установка деконверсии «W2-ЭХЗ». Контракт на нее с французской компанией Orano за 40 млн евро уже заключен) в декабре 2019-го. А к 2028 введут и «W3-ЭХЗ», что позволит увеличить мощности по обесфториванию в Зеленогорске до 30 тыс.т./год.
Получаемые контейнеры DV-70 с ЗОУ в Зеленогорске, такие же, как в Европе.
Параллельно, до 2026 года две установки W будут размещены и в Новоуральске. Проектирование там уже тоже начато. Таким образом, общие мощности по обесфториванию ОГФУ в России составят до 50 тыс.т. в год - что будет больше, чем у любой другой страны мира. При этом разрабатываются и собственные технологии обесфторивания, но пока они не нашли масштабного применения. Все эти планы позволят перевести все запасы ОГФУ в безопасную форму закиси-окиси урана к 2057 году. Первоначальный вариант программы полгода назад предполагал что ликвидация запасов будет к 2080 году, так что обсуждение пошло программе на пользу и сократило этот срок.
Кроме того, планируется ликвидировать две из четырех существующих на текущий момент площадок хранения обедненного урана - в Северске и Ангарске, оставив лишь две, где будут установки обесфторивания - в Новоуральске и Зеленогорске.
Как видим, программа обращения с ОГФУ у России вполне на мировом уровне. Еще бы хранилища сделать красивые как в Нидерландах и запустить серию быстрых реакторов...
Выводы по всем частям и теме вообще:
1. Гексафторид урана, как и различные другие формы обедненного урана вообще, рассматриваются не как отход а как ресурс не только в России, но и во многих странах мира. Обращение с ним, его хранение, переработка, перевод в разные формы, также осуществляется в разных странах, включая Европу и США, а его международные перевозки для переработки, не только в Россию, обычная практика. Хранение на предприятии обедненной фракции урана после его обогащения - тоже обычная международная практика. Конечно, в каждой стране и компании есть свои особенности и нюансы. Одной из особенностей России и Росатома является возможность (и потребность) дообогащения больших объемов ОГФУ.
2. Гринпис и другие экологические организации и активисты протестуя простив ввоза ОГФУ в Россию подают информацию по теме как минимум неточно, с элементами неосознанных или преднамеренных манипуляций и искажений. Хотя и достоверные факты и справедливые вопросы в их словах есть. Они руководствуются своими установками, что атом - это плохо, и от него надо отказываться, и пытаются навязать это мнение как единственно верный вариант при любом удобном случае. Однако даже разбор практики обращения с ОГФУ в мире, который я сделал в своих статьях, показывает, что их идея о том что это отход - далеко не доминирующая и как минимум не единственно возможная. Да и отходом кроме антиядерных активистов и организаций ОГФУ мало кто называет. В документах немецкого и нидерландского правительств, на которые ссылается Гринпис и Экозащита говоря о транспортировке отходов, ОГФУ называют ядерным или делящимся материалом.
3. Росатом в ситуации с ввозом ОГФУ, на мой взгляд, провалил информационную кампанию и потом лишь пытался наверстать упущенное. Его традиционная закрытость, нежелание и неготовность своевременно делиться информацией, приводят к плачевным результатам. Вообще, Росатом большой, и в его структуре топливная компания ТВЭЛ и экспортная ТЕНЕКС, которые и занимаются ввозом и переработкой ОГФУ, далеко не самые открытые. Единственный полезный результат Гринпис в этой истории - то что ТВЭЛу дали указание идти на контакт с возмущенной общественностью и делиться информацией. Пусть они и не ответили на все вопросы, да и доклад об ОГФУ написали не они, а Беллона и Общественный совет. Однако и негатива от действий Гринпис много - в виде подогревания радиофобии в обществе и навязывания неверного мнения о том, что "Россия - ядерная свалка". Целям Гринписа это, конечно, отвечает, но стратегически это ложный навязываемый выбор.
4. С учетом пункта 1, молчание Росатома по ряду вопросов еще не означает, что имеет место прикрытие деятельности по ввозу в Россию чужих радиоактивных отходов. Равно как и антиядерная деятельность Гринпис в России по любому поводу не означает, что это происки врагов и конкурентов. И то и другое в общем случае - это домыслы и конспирология, приводящая к неверным выводам и действиям.
5. Но главный мой вывод вот в чем. В Прекрасной России будущего нужна и открытость крупных атомных корпораций и предприятий (а сама она не возникнет), и развитый общественный контроль за опасными производствами и технологиями (любыми, а не только теми которые кто-то назначил плохими), и компетентные СМИ, суды и надзорные органы, и сильные и грамотные независимые экологические НКО, в том числе грамотные в атомных вопросах, и больше доверия между условными властями и обществом, которое без всего вышеперечисленного не возникнет. В атомной отрасли полно проблем, и специалисты их знают не хуже активистов, хотя понимают под ними они обычно совершенно разное. Но для их решения нужна не только политическая воля, ресурсы, технологии, опыт и специалисты, но и наличие работающих механизмов достижения общественного консенсуса. Пусть это все и далеко за рамками рассмотренной темы, и я многое на себя беру рассуждая об этом будучи специалистом лишь в ряде атомных вопросов, но мне кажется что общественный резонанс по ОГФУ и по многим ядерным вопросам вызван именно этим клубком общественных проблем в нашей стране, а не одними лишь техническими вопросами. Как говорится в старом советском анекдоте про сантехника - "тут всю систему менять надо".
Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.
ЧИТАТЬ ДРУГИЕ ЧАСТИ ПО ПОРЯДКУ>>> ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ3 и ЧАСТЬ 4, ЧАСТЬ 5 . Или просто по тэгу "ОГФУ".
А сейчас я заканчиваю тему обзором практики и перспектив использования и возможного захоронения ОГФУ, ну и выводами по всем частям. Итак, поехали.
Коллаж к 4-й части: Гринпис, ЗОУ, МОКС-топливо, А.Никитин.
Статус и использование ОГФУ
Я уже подробно рассказывал про основное назначение "богатых хвостов" - ОГФУ с содержанием ценного изотопа U-235 в 0,2-0,25%. Его используют как вторичный источник урана для получения топлива современных АЭС. Из того объема ОГФУ, что сейчас везут из Германии, можно сделать годовой запас топлива для 10 АЭС, способных заменить половину угольных ТЭЦ в той же Германии и, соответственно, снизить выбросы CO2. Так что тут вопросов нет, ОГФУ с таким содержанием U-235 - это ценное сырье, просто не все могут экономически выгодно извлечь из него пользу (расчеты экономики я приводил тут).
Поэтому не удивительно, что в большинстве международных документов (например тут) и международных организаций ОГФУ называется крупным вторичным источников урана в настоящем и потенциально ценным сырьем для будущего. Однако везде справедливо добавляется, что возможности использования этого сырья в будущем будут сильно зависеть от многих факторов, которые пока предсказать сложно, и не исключается, что он может быть захоронен.
Даже на описанном выше самом популярном примере использования ОГФУ как сырья для дообогащения урана видно, что пока далеко не все страны могут делать это технологически, не везде это оправдано экономически и не у всех такая потребность вообще есть. Поэтому практически общим местом является то, что это материал, который пока нужно безопасно и дешево долговременно (порядка 100 лет) хранить, искать ему применение, а уж вырастет на него спрос или нет в будущем - там видно будет.
При этом в разных странах ситуация разная в силу исторических, технологических и экономических причин, поэтому из этой концепции на национальных уровнях вытекают разные интересные нюансы. Например, Россия, Франция, Великобритания рассматривают ОГФУ (а точнее - обедненный уран) как ценный ресурс для будущего или уже используют его в настоящем. В США часть ОГФУ действительно признана отходом (ниже разберемся почему), в Германии такой сценарий наиболее вероятен (ну там вообще перспективы атома никакие, так что не удивительно).
Вариантов использования обедненного урана из ОГФУ довольно много, часть из них применялась в промышленности (утяжелители в авиации, судостроении и даже в формуле-1), часть применялась в военных целях (сердечники для снарядов и наполнители брони, а также элементы термоядерных бомб), часть перспективных направлений исследуется (как материал для радиационной защиты для разных задач, для использования в полупроводниках, катализаторах или сорбентах) и т.д. Но тем не менее объемы этого использования небольшие, а часть (военная) - вообще так себе перспектива, которую не хочется рассматривать. Но давайте рассмотрим подробнее то направление, с развитием которого во многом и связаны надежды атомщиков.
МОКС-топливо
Помимо использования ОГФУ для доизвлечения 235-го изотопа урана, можно использовать его в виде топлива для АЭС и другим способом - как источник 238-го изотопа урана в МОКС-топливе. МОКС - это топливо, изготовленное из смеси оксидов плутония, выделенного из отработанного ядерного топлива (ОЯТ), и оксидов урана, обычно как раз обедненного, полученного из тех самых запасов ОГФУ. В типичном атомном реакторе помимо деления изотопа урана U-235 образуется плутоний Pu-239 при захвате нейтронов изотопом U-238. При этом Pu-239 ведет себя очень похоже на U-235 - тоже делится тепловыми нейтронами с похожим выделением энергии. В среднем, в топливе АЭС за время его работы 2/3 энергии выделяется за счет деления U-235, и до 1/3 энергии - за счет распада образующегося там Pu-239. В выгружаемом ОЯТ несгоревшего плутония - до 1% по массе, примерно как и несгоревшего U-235.
Ежегодно с ОЯТ из реакторов АЭС достают около 70 т. плутония. В принципе, если его выделить и переработать в МОКС-топливо, то его хватило бы для загрузки до 20% всех АЭС. Так что вовлечение плутония в топливный цикл позволяет более эффективно использовать полезные топливные ресурсы - и урана и плутония. И на самом деле отношение к ОЯТ (отход/не отход) пролегает примерно по той же границе в разных странах как и к ОГФУ, да на самом деле и ко всему остальному тоже - если технологии есть и позволяют с субстанцией обращаться и извлекать полезные компоненты - то это не отход, если нет - то тут все сложнее. Просто перерабатывать ОЯТ, как и эффективно и в большом количестве обогащать уран, умеет очень ограниченное количество стран.
Переходя от теории к практике, надо вспомнить первую из упомянутых в дисклеймере прошлой статьи новостей. В январе в реактор БН-800 энергоблока № 4 Белоярской АЭС была загружена первая серийная партия МОКС-топлива, а в июне подготовлена полная загрузка для всей активной зоны реактора, на которую он будет переведен к 2022 году.
Реактор БН-800 на Белоярской АЭС. Фото автора, живущего в 30 км от нее.
Так что рассказы о том, что Росатом накапливает запасы обедненного урана для того чтобы затем использовать их в замкнутом топливном цикле в быстрых реакторах (а в планах и в обычных тоже) - не просто разговоры про будущее, как говорит Гринпис. Это уже происходит. Да, конечно, объемы использования этого топлива мизерны по сравнению с накопленными запасами ОГФУ - десятки тонн в год против около миллиона тонн накопленного ОГФУ. При таких темпах использования запасов ОГФУ хватит на сотни тысяч лет. Но тем не менее это работающая технология, а не фантазия. За работающими реакторами БН-600 и БН-800 в среднесрочной перспективе светят пока лишь БН-1200 и БРЕСТ-ОД-300 и исследовательский МБИР. За границей "быстрые" планы пока тоже ограничиваются единицами реакторов. Планы по масштабному внедрению быстрых реакторов во второй половине 21-го века пока есть только у Китая (и частично России, но лишь по заявлениям), который и сейчас является локомотивом развития объемов атомной энергетики мира. Однако при благоприятных условиях у быстрых реакторов может появиться второй шанс. В частности, минимум 4 из 6 перспективных направлений реакторостроения IV-го поколения - это именно быстрые реакторы.
Тепловыделяющая сборка (ТВС) для реактора БН-800. Источник.
Впрочем, МОКС-топливо используется не только в быстрых реакторах, но и на обычных АЭС, в тепловой атомной энергетике. Сейчас до 5% нового используемого топлива АЭС мира и до 10% - во Франции (в 24 реакторах) - это именно МОКС-топливо.
Франция вообще тут лидер, их крупнейший завод по переработке ОЯТ в La Hague перерабатывает до 1700 т ОЯТ в год - это примерно 70% всего ОЯТ Западной Европы. При этом доля атомной энергетики Франции от европейской - около 55%. Так что они перерабатывают не только свое топливо, но и топливо из Германии, Швейцарии, Бельгии, Нидерландов, Италии и даже не из Европы - из Японии и Китая. Правда масштабы использования плутония из этого топлива для производства МОКС не такие большие как могли бы быть - не более 200 т топлива в год. Так что когда Гринпис заявляет, что ни одна страна в мире не везет к себе ядерные отходы (а ОЯТ они тоже называют отходами, как и ОГФУ) - смело можно напоминать им про переработку ОЯТ во Франции. И это при том что радиотоксичность ОЯТ несопоставимо выше, чем у ОГФУ.
Крупнейший в мире завод по переработке ОЯТ La Hague, Orano, Франция. Источник.
В России тоже планируют расширять использование МОКС-топлива при постепенном переходе к двухкомпонентной атомной энергетике (вот интересная презентация об этом) - с тепловыми и быстрыми реакторами. Быстрые реакторы тут нужны для улучшения изотопного состава плутония и его расширенного производства. Правда в основном в этой двухкомпонентной системе предполагается делать упор на переработку ОЯТ для РЕМИКС-топлива (неразделенная смесь выделенного из ОЯТ урана и плутония с добавкой обогащенного урана) для реакторов ВВЭР. Опытный центр по новой технологии переработки ОЯТ сейчас вводят в Железногорске. Все это не только позволит включить в топливный цикл делящиеся изотопы урана и плутония из отработанного топлива, сократив тем самым использование ресурсов свежего урана до 20%, но и решить проблему обращения с ОЯТ, существенно уменьшив объемы захоронения высокоактивных отходов (до 100 раз) и время, которое они представляю угрозу (с сотен тысяч лет до сотен лет).
Так что это все тоже история про рациональное использование ресурсов, снижение рисков и вреда для окружающей среды, за что так выступают экологи-активисты. И при этом это история про изменение облика атомной энергетики и решение ее текущих проблем (типа обращения с ОЯТ), что антиядерным активистам уже совсем не нравится.
Всего к текущему моменту в мире использовано лишь около 2000 т МОКС-топлива, а ежегодные мощности по его производству в России, Франции, Англии и Японии составляют не более 400 тонн. А значит существующих в мире запасов ОГФУ (около 2 млн т.) при нынешнем объеме использовании хватит на десятки тысяч лет. При этом ежегодно добывается и используется около 50-60 тыс. тонн урана, большая часть которого так же переводится в гексафторид для обогащения, а значит до 90% его объема переходит в категорию ОГФУ, пополняя его мировые запасы.
Из вышеперечисленного мы должны честно констатировать минимум 3 факта: - Сейчас сложно однозначно сказать будет ли в будущем в мировом масштабе существенно увеличиваться или уменьшаться объем использования ОГФУ в виде МОКС-топлива. Прогнозов и факторов, на это влияющих, много. Но у России и ряда других стран планы по такому расширению есть. - Существующих запасов ОГФУ при нынешних темпах использования хватит на тысячи лет.
- Темпы образования нового ОГФУ превышают темпы его использования.
Означает ли это, что объемы накопленного ОГФУ только увеличиваются? Как ни странно нет. Давайте разберемся почему.
Урану - да. Гексафториду - нет
Для использования в качестве ядерного топлива нужны делящиеся тяжелые элементы - уран или плутоний. Их химическая форма (обычно это оксиды, либо в будущем нитриды или другая экзотика) играет свою роль определяя плотность и прочностные характеристики топлива, но вторична для его ядерно-физических свойств по сравнению с изотопным составом делящегося материала. Поэтому в запасах ОГФУ ценность как топливный ресурс составляет именно уран. И несмотря на относительную безопасность обращения с ОГФУ, все же эта химически опасная фторидная форма не лучшее решение для длительного хранения.
Поэтому общемировым трендом является деконверсия, или обесфторивание запасов ОГФУ, т.е. перевод гексафторида урана в другую химическую форму - в закись-окись урана (ЗОУ, или U3O8). ЗОУ - это термически и химически устойчивое соединение, нерастворимое в воде и нелетучее. Самое оно для длительного хранения и даже, если такая задача возникнет, захоронения, т.к. это как раз и есть одна из наиболее распространенных в природе форм соединения урана, еще и менее радиоактивная чем природный уран. При этом при деконверсии помимо оксидов урана из гексафторида получают другие продукты с содержанием фтора. Например, тот же безводный фтороводород HF, применяющийся в промышленности. Так что гексафторид урана выступает еще и вторичным источником фтора, который сейчас в России добывают из китайского сырья.
Так вот, накопления ОГФУ в мире не происходит именно потому, что темпы его перевода в ЗОУ сопоставимы с темпами образования нового ОГФУ - около 60 тыс. т. в год. И темпы деконверсии будут только нарастать, так что в ближайшие десятилетия мировые запасы ОГФУ будут переведены в более безопасную форму.
Мировые мощности по деконверсии ОГФУ в закись-окись урана. На текущий момент около 25% мировых запасов ОГФУ уже переведены в более безопасную оксидную форму. Во Франции - 75%, в России и США - около 10%. Источник.
Опыт Франции
Лидерами по деконверсии являются французы. У них законодательно необходимо запасы ОГФУ переводить в закись-окись для длительного хранения, и отходами они не считаются. Первая мощная установка «W1» по переводу гексафторида в ЗОУ разработана и запущена у них еще аж в 1984 году. Ее производительность 10 тыс.т. ОГФУ в год. Позднее построили вторую установку «W2» той же производительностью. Мощности по деконверсии во Франции уже превышают объемы образования нового ОГФУ, так что запасы их ОГФУ сокращаются. По разным оценкам до 300 тыс. т ОГФУ (не только французских) во Франции уже переведены в более безопасную форму оксидов.
Полученные запасы ЗОУ хранят в металлических контейнерах DV-70 c толщиной стенок в 5 мм, объемом по 3 м3 и вмещающих по 10 т. ЗОУ. Контейнеры хранят в несколько ярусов в ангарах на территории двух французских атомных заводов - в Bessines и Tricastin. При этом из 10 т. ОГФУ получается 8 т. ЗОУ, а с учетом более компактной упаковки ЗОУ еще и занимает в 5-6 раз меньшую площадь при хранении.
Хранилища ЗОУ во Франции. Хранятся они такими штабелями в легких ангарах на атомных производствах как запас и сырье на будущее, поскольку у атомной промышленности и энергетики Франции планы на это будущее пока есть. Источники фото (1 и 2).
Опыт Urenco в Европе
Компания Urenco - второй по величине игрок на мировом рынке обогащения урана после нашего ТВЭЛа (дочка Росатома). Я подробно писал о них в прошлых статьях. В Европе у них три завода - в Великобритании, Нидерландах и Германии. Они работают в разных странах, а их заказчики - по всему миру. Так что эта коммерческая компания работает уже почти полвека по всем международным и национальным законам. При этом это не атомная госкорпорация или чья-то национальная компания, как в России, Франции или Китае, которые помимо решения коммерческих задач занимаются составлением и реализацией стратегии развития атомных отраслей в своих странах и на мировых рынках (при всех плюсах и минуса такого подхода). Urenco - это компания, чей основной бизнес - это именно обогащение урана для коммерческих АЭС по их запатентованной центрифужной технологии. Остальное для них вторично. Поэтому они просто зарабатывают на том что делают хорошо и извлекают выгоду там где это возможно для них и их партнеров. Это не лучше или хуже других подходов, просто это реальность и особенность, которую надо понимать говоря про рынок ядерных материалов и обогащения урана.
Поэтому, когда Urenco было выгодно, они отправили часть своего ОГФУ на деконверсию во Францию. Из 300 тыс. т. переработанного французами гексафторида, 46 тыс.т. (в пересчете на металлический уран) - это ОГФУ европейской Urenco, переработанного по контрактам с 2003 по 2014 год. Полученный ЗОУ Urenco забрала и передала нидерландской организации по обращению с радиоактивными отходами CORVA, опять же, посчитав это для себя выгодным. Ведь планов по производству в будущем МОКС-топлива у Urenco нет.
Кстати, потомки Рембрандта, Босха и прочих Брейгелей в голландской CORVA весьма творчески подошли к вопросу оформления своих хранилищ для радиоактивных отходов и материалов - необходимость согласования и получения одобрения у местных общин к тому обязывала (нам бы так!). Поэтому они сделали их символически красивыми снаружи, а внутри вообще открыли филиал местных музеев и картинную галерею.
Это здание для высокоактивных отходов, образовавшихся при переработке во Франции топлива единственной в Нидерландах АЭС Borsele (мощность всего 440 МВт, и она расположена тут же неподалеку) и единственного голландского исследовательского реактора. Со временем здание будут перекрашивать в менее яркий цвет, символизируя постепенный спад тепловыделения и активности отходов.
А это картинная галерея, организованная прямо внутри хранилища РАО. Отличный способ совмещения приятного с полезным - и прикоснуться к искусству и увидеть, что РАО - это не страшно. И это важно как для работников, так и для посетителей.
А в этом здании (тут показан проект и рендер) около 100 лет будут хранить обедненный уран в виде ЗОУ. На фасаде размещены крупнейшие в Европе солнечные часы авторства известного голландского художника William Verstraeten. Они символизируют важность времени в вопросе обращения с радиоактивными отходами и материалами.
К 2130 году в Нидерландах должны запустить в работу глубинный пункт захоронения радиоактивных отходов. Пока проект хранилища хранилищаOPERA выглядит вот так. Если к тому времени ЗОУ не найдут применение, его тоже поместят туда. При этом цена вопроса - 2 млрд евро. Что в пересчете на кг обедненного урана - около 7,7 евро за кг.
Другой пример прагматичного подхода Urenco - это решение в 2010-м году самой построить завод по деконверсии на площадке в Кайпенхерсте (Великобритания) - Tails Management Facility (TMF). В 2020 году его должны полностью запустить. Возможно, таким образом они решили экономить на французских услугах по деконверсии (хотя технологию купили у них, как и все в мире), возможно - решили зарабатывать на аналогичных услугах для английской Nuclear Decommissioning Authority (NDA), у которой есть свои запасы ОГФУ, оставшиеся от работы английского газодиффузионного завода в Кайпенхерсте, работавшего до прихода на площадку Urenco. Не случайно завод по деконверсии построен именно на английской площадке Urenco, а не в Германии или Нидерландах, где таких запасов нет. Общие запасы ОГФУ в Кайпенхерсте, от Urenco и NDA - около 130 тыс.т. И нюанс в том, что теперь ОГФУ Urenco из Германии и Нидерландов тоже будут отправлять сюда на деконверсию. И где Гринпис, говорящий что никто кроме "ядерной помойки" России к себе чужой ОГФУ не везет? Возят, еще как, уже много лет и в полном соответствии с международными правилами и законами.
Кстати, англичане тоже ОГФУ и полученный из него ЗОУ отходом не считают. После переработки обедненный уран принадлежащий NDA останется в Кайпенхерсте на длительное хранение под управлением Unenco, как и часть ЗОУ самой Urenco. Атомная энергетика в Великобритании развивается и они вкладываются в исследования способов использования обедненного урана.
В Германии отношение к атомной энергетике самое негативное из стран, где работает Urenco. Поэтому пока их обедненный уран из Гронау будут переводить в форму ОЗУ для длительного хранения, а потом, скорее всего, будут захоранивать в качестве низкоактивных отходов, потенциально в объеме до 100 тыс.тонн. Однако пока даже в Германии ОГФУ, ОЗУ и обедненный уран не имеет статуса радиоактивных отходов.
И да, идея отправить часть ОГФУ на дообогащение в Россию - это тоже прагматичное решение Urenco, взаимовыгодное и для Росатома, т.к. Urenco получает обратно 30% этого урана в виде эквивалента природному, избавляется от дважды обедненного урана (да, такая мотивация наверняка тоже присутствует), а Росатом зарабатывает на обогащении и получает то, что считает ресурсом. При этом практика, когда обедненная часть урана остается у обогатительного завода - общемировая, просто обычно это ОГФУ после обогащения природного урана, а в России - еще и после обогащения ОГФУ.
Опыт США
В США подход к статусу ОГФУ двоякий, поскольку там есть ОГФУ, имеющий разных собственников - и частных и государственных. У них есть два крупных закрытых предприятий по диффузионному обогащению урана в Падьюке и Портсмуте, принадлежащих Министерству энергетики (Department of Energy - DOE). Выше я показывал фото их складов со спутников. На них скоплены основные запасы ОГФУ в США - около 800 тыс.т. В 2004 году они приняли план по выводу заводов из эксплуатации, и по обращению с запасами ОГФУ (Portsmouth/Paducah Project Office Mission ). Программа предполагает деконверсию ОГФУ в ЗОУ с попутным получением фторсодержащих продуктов и высвобождением тары от ОГФУ, а это более 60 тыс. стальных контейнеров. При этом после обесфторивания ОГФУ они планируют разместить обедненный уран (ОУ) в форме оксида на долговременное хранение на трех площадках, приспособленных для хранения радиоактивных отходов (РАО). Однако что с ним делать они окончательно не определились и к РАО по умолчанию не относят, полагая его возможное дальнейшее использование. И даже запустили целую программу исследования способов его будущего применения.
Хранилище ОГФУ в США. Источник.
Любопытно, что примерно 20% их запасов ОГФУ - это довольно "богатые" хвосты - более 0,34%. Т.е. это вполне себе экономически привлекательное сырье, из которого можно получить до 40 тыс. т. эквивалента природного урана - почти годовую его добычу во всем мире. Но своих свободных мощностей у них нет, а дообогащение их хвостов в России, как это делают европейцы, в США ограничено законодательно. Но они не исключают возможности дообогащения ОГФУ в случае появления у них новых технологий и желающих этим заниматься. В частности, DOE планирует в течение 40 лет передать до 300 тыс.т. ОГФУ (около 40% запасов) будущему консорциуму Global Laser Enrichment (GLE), разрабатывающему перспективную технологию лазерного разделения изотопов. Дела у GLE пока идут так себе, но важно само намерение и масштаб - DOE рассматривает минимум 300 тыс. т. ОГФУ (37% запасов) как сырье для дообогащения, а не отход.
Но кроме старых федеральных запасов, в США есть и новый ОГФУ, который образуется у частных обогатительных компании. Точнее, это один обогатительный завод Urenco USA (см. предыдущую статью). И вот для таких частников (нынешних и будущих) США определили, что пусть они сами решают что делать с ОГФУ: придумают как выгодно использовать - пожалуйста, а если нет, то им оставили такую опцию, что они имеют право сдать ОГФУ и обедненный уран в собственность DOE в статусе низкоактивных РАО. И Urenco решили, еще до постройки завода, что им так будет выгоднее и что они так и будут делать. И именно то, что они имеют право так делать и подтвердил меморандум 2005 года в отношении отходов завода Urenco USA (он же LOUISIANA ENERGY SERVICES, L.P.). Но Гринпис любит ссылаться на этот меморандум как подтверждение того, что якобы в США с 2005 года ОГФУ отнесли к числу радиоактивных отходов. Все, как мы видим, несколько сложнее. По крайней мере насколько я смог в этом разобраться, хотя не исключаю, что я что-то не так понял.
Кстати, максимальная суммарная мощность установок по деконверсии ОГФУ в США составляет около 22 тыс.т. в год. Но пока за 9 лет они перевели в форму оксидов чуть более 70 тыс. т. ОГФУ, что даже меньше, чем в России за тот же срок. Переработка всех запасов в США по планам займет еще не менее 30 лет.
Опыт и планы России
В России на АО «ПО ЭХЗ» в Зеленогорске с 2009 году работает установка по деконверсии и обесфториванию ОГФУ по все той же французской технологии, и называется она «W-ЭХЗ», по аналогии с французской "W", на конец прошлого года на ней переведено в форму ЗОУ уже около 100 тыс.т. ОГФУ, т.е. более 10% российских запасов. При этом получены и отгружены потребителям 52 тыс. тонн фтористоводородной кислоты и более 10 тыс. тонн безводного фтористого водорода HF. Частично они идут на повторную конверсию природного урана для обогащения. Тем самым исключается необходимость закупки в Китае флюорита - основного сырья для получения фтора в России.
Установка «W-ЭХЗ» в Зеленогорске, на которой уже 100 тыс.т. ОГФУ переведено в ЗОУ.
У Росатома существует Программа безопасного обращения с ОГФУ, которая подробно обсуждалась и даже корректировалась за последние полгода в рамках работы Общественного совета Росатома и его рабочих групп по этой теме, в том числе с участием представителей Гринпис. Согласно программе к 2024 году будет введена в эксплуатацию еще одна установка деконверсии «W2-ЭХЗ». Контракт на нее с французской компанией Orano за 40 млн евро уже заключен) в декабре 2019-го. А к 2028 введут и «W3-ЭХЗ», что позволит увеличить мощности по обесфториванию в Зеленогорске до 30 тыс.т./год.
Получаемые контейнеры DV-70 с ЗОУ в Зеленогорске, такие же, как в Европе.
Параллельно, до 2026 года две установки W будут размещены и в Новоуральске. Проектирование там уже тоже начато. Таким образом, общие мощности по обесфториванию ОГФУ в России составят до 50 тыс.т. в год - что будет больше, чем у любой другой страны мира. При этом разрабатываются и собственные технологии обесфторивания, но пока они не нашли масштабного применения. Все эти планы позволят перевести все запасы ОГФУ в безопасную форму закиси-окиси урана к 2057 году. Первоначальный вариант программы полгода назад предполагал что ликвидация запасов будет к 2080 году, так что обсуждение пошло программе на пользу и сократило этот срок.
Кроме того, планируется ликвидировать две из четырех существующих на текущий момент площадок хранения обедненного урана - в Северске и Ангарске, оставив лишь две, где будут установки обесфторивания - в Новоуральске и Зеленогорске.
Как видим, программа обращения с ОГФУ у России вполне на мировом уровне. Еще бы хранилища сделать красивые как в Нидерландах и запустить серию быстрых реакторов...
Выводы по всем частям и теме вообще:
1. Гексафторид урана, как и различные другие формы обедненного урана вообще, рассматриваются не как отход а как ресурс не только в России, но и во многих странах мира. Обращение с ним, его хранение, переработка, перевод в разные формы, также осуществляется в разных странах, включая Европу и США, а его международные перевозки для переработки, не только в Россию, обычная практика. Хранение на предприятии обедненной фракции урана после его обогащения - тоже обычная международная практика. Конечно, в каждой стране и компании есть свои особенности и нюансы. Одной из особенностей России и Росатома является возможность (и потребность) дообогащения больших объемов ОГФУ.
2. Гринпис и другие экологические организации и активисты протестуя простив ввоза ОГФУ в Россию подают информацию по теме как минимум неточно, с элементами неосознанных или преднамеренных манипуляций и искажений. Хотя и достоверные факты и справедливые вопросы в их словах есть. Они руководствуются своими установками, что атом - это плохо, и от него надо отказываться, и пытаются навязать это мнение как единственно верный вариант при любом удобном случае. Однако даже разбор практики обращения с ОГФУ в мире, который я сделал в своих статьях, показывает, что их идея о том что это отход - далеко не доминирующая и как минимум не единственно возможная. Да и отходом кроме антиядерных активистов и организаций ОГФУ мало кто называет. В документах немецкого и нидерландского правительств, на которые ссылается Гринпис и Экозащита говоря о транспортировке отходов, ОГФУ называют ядерным или делящимся материалом.
3. Росатом в ситуации с ввозом ОГФУ, на мой взгляд, провалил информационную кампанию и потом лишь пытался наверстать упущенное. Его традиционная закрытость, нежелание и неготовность своевременно делиться информацией, приводят к плачевным результатам. Вообще, Росатом большой, и в его структуре топливная компания ТВЭЛ и экспортная ТЕНЕКС, которые и занимаются ввозом и переработкой ОГФУ, далеко не самые открытые. Единственный полезный результат Гринпис в этой истории - то что ТВЭЛу дали указание идти на контакт с возмущенной общественностью и делиться информацией. Пусть они и не ответили на все вопросы, да и доклад об ОГФУ написали не они, а Беллона и Общественный совет. Однако и негатива от действий Гринпис много - в виде подогревания радиофобии в обществе и навязывания неверного мнения о том, что "Россия - ядерная свалка". Целям Гринписа это, конечно, отвечает, но стратегически это ложный навязываемый выбор.
4. С учетом пункта 1, молчание Росатома по ряду вопросов еще не означает, что имеет место прикрытие деятельности по ввозу в Россию чужих радиоактивных отходов. Равно как и антиядерная деятельность Гринпис в России по любому поводу не означает, что это происки врагов и конкурентов. И то и другое в общем случае - это домыслы и конспирология, приводящая к неверным выводам и действиям.
5. Но главный мой вывод вот в чем. В Прекрасной России будущего нужна и открытость крупных атомных корпораций и предприятий (а сама она не возникнет), и развитый общественный контроль за опасными производствами и технологиями (любыми, а не только теми которые кто-то назначил плохими), и компетентные СМИ, суды и надзорные органы, и сильные и грамотные независимые экологические НКО, в том числе грамотные в атомных вопросах, и больше доверия между условными властями и обществом, которое без всего вышеперечисленного не возникнет. В атомной отрасли полно проблем, и специалисты их знают не хуже активистов, хотя понимают под ними они обычно совершенно разное. Но для их решения нужна не только политическая воля, ресурсы, технологии, опыт и специалисты, но и наличие работающих механизмов достижения общественного консенсуса. Пусть это все и далеко за рамками рассмотренной темы, и я многое на себя беру рассуждая об этом будучи специалистом лишь в ряде атомных вопросов, но мне кажется что общественный резонанс по ОГФУ и по многим ядерным вопросам вызван именно этим клубком общественных проблем в нашей стране, а не одними лишь техническими вопросами. Как говорится в старом советском анекдоте про сантехника - "тут всю систему менять надо".
Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.
ЧИТАТЬ ДРУГИЕ ЧАСТИ ПО ПОРЯДКУ>>> ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ3 и ЧАСТЬ 4, ЧАСТЬ 5 . Или просто по тэгу "ОГФУ".