Необходимость переработки исчерпанного ядерного топлива обусловлена:
· возможностью регенерирования неиспользованного урана и плутония в отработанных тепловыделяющих элементах;
· возможностью уменьшения количества высокоуровневых радиоактивных отходов.
Обычно отработанное топливо содержит до 1 % U-235 и несколько меньшее количество плутония, поэтому переработка экономит ресурсы, предотвращая нерациональный расход ценных материалов. Переработка позволяет повторять ядерный цикл в свежих тепловыделяющих элементах, сохраняя, таким образом, приблизительно до 30 % естественного урана. Это смешанное оксидное топливо — важный ресурс (смешанное — потому что окись урана смешивается с продуктом переработки отработанного ядерного топлива).
Выделяемые при переработке высокоуровневые отходы, преобразуются в компактные, устойчивые, неразрушимые твердые капсулы, которые удобнее хранить, чем объемистые отработанные тепловыделяющие элементы.
На сегодняшний день более 75 000 тонн отработанного ядерного топлива от гражданских энергетических реакторов уже подвергнуто повторной обработке, а ежегодный объём переработки составляет около 5 000 тонн.
Отработанные топливные сборки, удаленные из реактора, очень радиоактивны и выделяют тепло. Поэтому их помещают в большие резервуары, наполненные водой («бассейны выдержки»), которая охлаждает их, а трёхметровый слой воды поглощает опасное излучение. В таком состоянии они остаются (непосредственно в реакторном отделении или на перерабатывающем заводе) в течение нескольких лет, пока уровень радиоактивности значительно уменьшится. Для большинства видов ядерного топлива его переработка начинается, приблизительно, через пять лет после выгрузки из реактора.
Обычный легко-водный реактор мощностью 1000 МВт производит ежегодно, приблизительно, до 25 тонн исчерпанного топлива. После предварительного охлаждения оно может транспортироваться в специальных защитных контейнерах, которые вмещают лишь несколько (пять — шесть) тонн отработанного топлива, но сами весят до 100 тонн (за счет защиты). Транспортировка отработанного топлива и других высокоуровневых отходов жестко регламентируется специальными правилами, обеспечивающими максимальную безопасность для людей и окружающей среды.
Переработка отработанного оксидного топлива начинается с растворения тепловыделяющих элементов в азотной кислоте. После этого производят химическое разделение урана и плутония. Pu и U могут быть возвращены к началу топливного цикла (уран — на завод для дообогащения, а плутоний — непосредственно на предприятия по изготовлению топлива). Остающаяся жидкость после удаления Pu и U представляет собой высокоуровневые отходы, содержащие примерно 3 % исчерпанного топлива. Радиоактивность этих отходов высока, и они продолжают выделять много тепла[4].
В ОЯТ содержится около 1 % изотопов плутония[5], на основе которого в смеси с обеднённым ураном изготавливается MOX-топливо.
фрагмент статьи[6] посвященный замкнутому циклу по переработке урана:
…будет фактически реализован замкнутый цикл по переработке природного урана. На радиохимическом заводе осуществляется переработка урана различного происхождения с целью его очистки для дальнейшего использования. На сублиматном заводе очищенный уран переводится в состояние, пригодное для его обогащения. На заводе разделения изотопов урановые потоки делятся на обогащенную и обедненную составляющие. Обогащенный уран направляется на производство ТВЭЛ, а обедненный — на изготовление МОКС-топлива.
Считается, что подобные схемы переработки ядерного топлива не получили распространения, ввиду относительно низких цен на уран[5].
Экологический портрет ядерных технологий СССР/России складывается из четырех составляющих:
1. Экологические проблемы, накопленные в начальный период создания ядерного оружия, который характеризуется в порядке важности высочайшим приоритетом необходимости в короткие сроки обеспечить паритет ядерного потенциала СССР и США, вынужденная отработка на ходу необходимых технологий, недостаточность внимания и знаний в вопросах радиационной безопасности и радиоэкологии.
2. Экологические последствия аварий и инцидентов для населения и персонала, а также окружающей среды за весь период функционирования ядерного комплекса СССР/России.
3. Экологические риски современных ядерных технологий в нормальном режиме эксплуатации в сравнении с другими техногенными экологическими рисками.
4. Оценка потенциальной экологической безопасности ядерных технологий в будущем с учетом перспектив широкомасштабного развития атомной энергетики. Место атомной энергетики в реализации стратегии устойчивого развития.
Представленные в данной работе оценки радиационной безопасности населения России базируются на данных и результатах научных исследований:
· "Комплексный анализ радиационных и химических рисков для населения России" ИБРАЭ РАН;
· Федеральная целевая программа "Ядерная и радиационная безопасность России" и ее подпрограмм;
· Федеральная целевая программа по преодолению последствий Чернобыльской аварии и аварий на Южном Урале;
· Официальные данные Минздрава России, РАМН, Госкомэкологии России, Росгидромета России, РАСХН, Минатома России, НКДАР ООН, КАЭ ОЭСР, ВОЗ, МАГАТЭ.
Объективные показатели радиационной безопасности населения России складываются на основе показателей облучаемости и радиационных рисков от различных факторов:
· Облучаемость и радиационные риски для населения регионов России от всех факторов (природных, медицинских, техногенных);
· Облучаемость и радиационные риски населения вблизи предприятий атомной энергетики и ядерно-топливного цикла и персонала этих предприятий;
· Потери жизни и здоровья населения на радиоактивно-загрязненных территориях и персонала в результате инцидентов и аварий;
· Сравнение с другими экологическими рисками для населения и работников промышленности России.
