Одна из главных проблем атомной энергетики — долгоживущие радиоактивные отходы. Они остаются опасными тысячи лет, и их нельзя просто закопать. «Росатом» предложил решение: соединить два типа реакторов — быстрые и жидкосолевые — чтобы эффективно дожигать самые сложные элементы, такие как кюрий. Исследования показали, что совместная работа этих установок даёт лучший результат, чем их использование по отдельности.
Ранее быстрые и жидкосолевые реакторы рассматривались как альтернатива. Теперь речь идёт о синергии. Каждый тип закрывает свой участок задачи по переработке минорных актинидов — нептуния, америция и кюрия. Эти элементы не встречаются в природе, образуются только в реакторах и составляют наиболее опасную часть отходов.
Работа выполнена под координацией Горно-химического комбината. ГХК также выступает площадкой для будущего размещения исследовательского жидкосолевого реактора.
«Полученные результаты помогут сформировать предложения по новой стратегии в части замыкания ядерного топливного цикла и работы с минорными актинидами. Убежден, что объединение компетенций предприятий, научных организаций и исследовательских центров «Росатома» позволит нам и дальше уверенно двигаться по пути создания энергетических систем нового поколения – ресурсосберегающих и еще более экологически безопасных», – отметил директор по государственной политике в области радиоактивных отходов, отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и вывода из эксплуатации ядерно- и радиационно-опасных объектов госкорпорации «Росатом» уточнил директор по государственной политике в области радиоактивных отходов «Росатома» Василий Тинин.
Россия остаётся одним из мировых лидеров в разработке реакторов IV поколения. На Белоярской АЭС идут предпроектные работы по БН-1200М, в Томской области строится БРЕСТ-ОД-300 с пристанционным замкнутым циклом.
Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь
«Росатом» разрабатывает проект завода по переработке отработавшего ядерного топлива производительностью 400 тонн в год. Предприятие станет крупнейшим в России и сможет перерабатывать топливо как тепловых, так и быстрых реакторов.
Дизайн завода предусматривает модульное исполнение для наращивания мощностей в будущем. Первый модуль выйдет на проектную мощность в следующем десятилетии. Сейчас ведутся работы по обоснованию инвестиций — площадку строительства выберут до конца года с учётом логистических, экологических и производственных факторов.
Проект реализуется в логике развития двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом: реакторы на быстрых нейтронах работают вместе с тепловыми. Создание инфраструктуры по крупномасштабному рециклингу должно обеспечить потребности ядерной энергетики в сырье, снизить темпы накопления отработавшего топлива и расширить международный портфель «Росатома» за счёт новых услуг для зарубежных заказчиков.
Заместитель генерального директора «Росатома» Андрей Никипелов отметил: «Промышленные технологии ядерного рециклинга и развитая инфраструктура — это не только решение актуальной экологической задачи в нашей стране. Мировые запасы отработавшего ядерного топлива, достигающие 360 тысяч тонн, и активное строительство АЭС отечественного дизайна за рубежом дают России уникальный шанс закрепить свой лидерский статус на мировом рынке ядерных решений. Расширение мощностей и создание новых технологий в области радиохимии позволит нам выйти за рамки оказания разовых услуг другим странам и перейти к развитию комплексного стратегического партнёрства. В его основе — принципы экологически ответственной атомной энергетики: снижение углеродного следа и минимизация отходов».
Директор по государственной политике в области радиоактивных отходов, отработавшего ядерного топлива и вывода из эксплуатации объектов «Росатома» Василий Тинин добавил: «Этот завод станет важным звеном в переходе к замкнутому ядерному топливному циклу в России. После запуска в эксплуатацию создаваемая нами инфраструктура в долгосрочной перспективе позволит неоднократно вовлекать в топливный цикл регенерированные ядерные материалы и обеспечить потребности в сырье энергосистем четвертого поколения».
Что такое энергосистемы IV поколения
Это ядерные энергетические системы с более высокой эффективностью использования топлива, повышенной безопасностью и сокращением отходов (по классификации МАГАТЭ). Россия — один из мировых лидеров в этой области. На Белоярской АЭС начались предпроектные работы по сооружению энергоблока БН-1200М, а в Томской области впервые в мире на одной площадке создаются АЭС с реактором БРЕСТ-ОД-300 и пристанционный замкнутый ядерный топливный цикл.
Разработка нового производства идёт в рамках Комплексной отраслевой программы «Развитие радиохимического направления». Главный технолог и головная проектная организация — два института Топливного дивизиона «Росатома». Ранее в рамках НИОКР уже выполнен ряд научных исследований для технического перевооружения объектов по переработке ОЯТ. Планируется трансфер отдельных решений, разработанных для модуля переработки топлива реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске.
Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь
На энергоблоке № 4 Белоярской АЭС завершилась первая в мире программа опытно-промышленной эксплуатации МОКС-топлива с добавлением так называемых минорных актинидов — наиболее токсичных и долгоживущих компонентов отработавшего ядерного топлива.
Три экспериментальные тепловыделяющие сборки с америцием-241 и нептунием-237 были загружены в реактор на быстрых нейтронах БН-800 летом 2024 года и успешно отработали три топливные кампании.
Минорные актиниды (нептуний, америций, кюрий) составляют небольшую долю в массе отработавшего топлива, но именно они — главная проблема ядерных отходов. Период полураспада некоторых из них — сотни тысяч лет. Именно из-за них радиоактивные отходы нужно изолировать от окружающей среды на десятки тысяч лет. Если научиться их «выжигать» — превращать в более стабильные или короткоживущие изотопы — можно в сотни раз быстрее достичь радиационной эквивалентности исходного уранового сырья и конечных отходов. Проще говоря: сколько урана добыли, столько же «грязного» материала в итоге и останется, но опасность он будет представлять уже не на тысячи, а на сотни лет.
Лучше всего для «выжигания» минорных актинидов подходят реакторы на быстрых нейтронах. В них вредные элементы превращаются в более стабильные изотопы — это называется трансмутация. Россия обладает уникальным опытом работы с такими реакторами: более 40 лет работает БН-600 на Белоярской АЭС, а с 2016 года введён в промышленную эксплуатацию самый мощный в мире быстрый реактор БН-800. Следующий шаг — строительство первого серийного быстрого реактора большой мощности БН-1200М.
Экспериментальные сборки с минорными актинидами изготовили на Горно-химическом комбинате в Железногорске. После остывания в бассейне выдержки они отправятся на послереакторные исследования. Но уже сейчас ясно: технология работает, уточняют в Росатом.
Ожидается, что это поможет в десятки раз снизить количество радиоактивных отходов, направляемых на окончательную изоляцию. В рамках Сбалансированного ядерного топливного цикла энергоблоки IV-поколения будут способствовать повышению экологичности и энергетического потенциала атомной энергетики, позволяя использовать облученное топливо вместо его хранения. Приблизительно за 60 лет работы он будет способен утилизировать около четырех тонн минорных актинидов – это больше, чем вырабатывается в нескольких тепловых реакторах», – отметил директор Белоярской АЭС Юрий Носов.
Реакторы на быстрых нейтронах используют для производства энергии не только уран, но и вторичные продукты топливного цикла — в частности, плутоний. Они могут производить больше топлива, чем потребляют, и одновременно «дожигать» самые опасные отходы. Для сравнения: в обычных тепловых реакторах используется всего около 1% урана, остальное отправляется в отходы. Россия — один из мировых лидеров в разработке атомных технологий IV поколения, которые делают энергетику не только безопаснее, но и экологичнее, сокращая объём отходов, требующих глубинного захоронения.
Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь
1. Дорожает энергия потому, что жители бывшего РСФСР оплачивают энергопотребление Абхазии, Чечни, Дагестана, Кабардино-балкарии и прочих очень нужных в составе РФ республик. Там за коммуналку не платят принципиально прям чуть ли не 2/3 населения.
2. Эксперименты с ЗЯТЦ (закрытый ядерно-топливный цикл) очень нужны, потому что нефте-газа все меньше и меньше. И если не подстелить соломки с электричеством как тотальной энергией будущего, то можно прям сильно встрянуть. Нас всех впереди ждет неминуемое истощение Гавара и прочих сверхбольших месторождений в Персидском и Мексиканском заливах. Гавар с 1948 года качают и как бы много нефти там не было бы, она все равно конечна. Так же надо помнить что не всю нефть из месторождения можно достать. Доля неизвлекаемых запасов может достигать 50-80% от общей массы нефти. Отечественная нефтеразведка/добыча все больше и больше уходит на шельф СЛО именно потому, что на суше все места уже найдены/разработаны. Страсти по поводу Антарктиды подогреваются именно ресурсным голодом- Антарктида единственная не тронутая разведкой/добычей территория ( и да, там есть шельф. Глубокий и узкий, но есть).
3. Глобальный выбор энергетики будущего стоит между углем и атомом. Угля еще много, но и возни с ним больше. Уголь менее энергетически выгоден по сравнению с нефтью. Можно из него делать жидкое топливо, но оно будет заметно дороже чем из нефти. Уровень жизни просядет значительно. (Впрочем, он и так просядет как начнется реальный дефицит нефти).
4. Урана уже не особо много, пока хватает, но уже есть вопросы. Под рост количества атомных электростанций дешевого урана уже нет. А, например, Китай запланировал ебический рост атомной генерации. Англы тоже хотят вернуться к атому, немцы рвут волосы на голове что зря отказались и надо бы начать опять строить, япошки там тоже зашевелились.
5. И тут всплывает ЗЯТЦ и реакторы на быстрых нейтронах как его часть. БН- Быстрый Натриевый ( уже работают в энергетике, достаточно хорошо изучены процессы, технологии отработаны. Есть минус- они дорогие очень. Это наша, Советско-Российская тема, так пока никто не может.) И Брест- Быстрый Реактор Естественной безопасности со Свинцовым Теплоносителем, он же "Прорыв" ( только будут строить, но потенциально он дешевле чем БН и безопаснее). Американцы качают тему ЖСР ЖидкоСолевой Реактор. ( пока ничего не построили, по пыхтят усиленно).
А помните, как нам рассказывали, что Россия готова принимать отработанное ядерное топливо только якобы из-за своей отсталости и коррумпированности?) Давайте, вспомним!
«Это циничный и аморальный бизнес. Он нужен Urenco, чтобы сэкономить миллиарды евро на утилизации своих урановых «хвостов», отправив их в Россию, – поясняет сопредседатель экологической организации «Экозащита» Владимир Сливяк**. – Поражает готовность «Росатома» зарабатывать на захоронении фактических иностранных отходов, что является нонсенсом в любой цивилизованной стране».
Андрей ОЖАРОВСКИЙ, физик-ядерщик, член Российского социально-экологического союза:
– В «Росатоме» говорят, что Россия умеет обогащать уран намного лучше, чем Германия. Рассказывают сказку о том, что вот-вот они изобретут новый реактор. В реальности в планы использовать урановые «хвосты» поверить сложно. Я не исключаю, что в вопросе ввоза в Россию урановых «хвостов» есть и коррупционная составляющая. Какие-нибудь сотрудники строят виллы где-нибудь в Испании, а нам везут ядерные отходы.
Силовики из-за денег превращают Россию в свалку западных ядерных отходов
...
Это сигнал, что страна превращается в сырьевой придаток.
...
Это очень экологически опасная, а если говорить непрофессиональным языком, непатриотичная позиция. Это признание нашей технологической беспомощности, признание, что мы способны только на то, чтобы ввозить чужие радиоактивные отходы.
В ноябре 2009 года стало известно о том, что компания URENCO прекращает ввоз отходов урановой обогатительной промышленности в Россию. Это решение стало результатом многолетней работы Гринпис и других общественных организаций, направленной на отказ от ввоза зарубежных радиоактивных отходов в Россию.
...
В ночь на 25 января группа французских активистов «зеленых» блокировала отправку отходов в порт Шербур, где стоял сухогруз «Капитан Куроптев». Шестеро человек приковали себя цепями к железной дороге в двух местах следования поезда, задержав поезд на некоторое время. В это время другие активисты держали в руках плакат: «Россия – не мусорный бак». Полиции удалось отцепить «зеленых» от путей и ядовитый груз продолжил следовать в порт.
UPD: в данных статьях идёт речь об обеднённом гексафториде урана (ОГФУ). Вот интересный отчёт Росатома за 2020 по его хранению и переработке: https://www.rosatom.ru/ogfu_report_2020.pdf
В 2027 году в Китае заработает первый в мире мегаваттный подкритический ядерный реактор с ускорительным управлением. Эта технология обещает использовать уран в 100 раз эффективнее традиционных АЭС, одновременно сокращая срок распада ядерных отходов в тысячу раз — до скромных 500 лет.
Проект первой в мире гибридной реакторной системы с ускорительным управлением. Авторы: South China Morning Post. Источник: scmp.com.
Свинец, висмут и протонный пучок: анатомия технологии CiADS
Проект, получивший название CiADS (China Initiative Accelerator Driven System), возводится в городе Хуэйчжоу южной провинции Гуандун. Строительство комплекса, стартовавшее в июле 2021 года, рассчитано на шесть лет. В 2026 году Институт современной физики Китайской академии наук приступил к критическому этапу: установке сверхпроводящих ускорителей частиц, которые являются «сердцем» всего объекта.
С инженерной точки зрения ускорительно-управляемые системы (УУС) кардинально отличаются от классических водо-водяных реакторов. В их основе лежит принцип работы ниже критического порога. Ускоритель частиц выстреливает пучком высокоэнергетических протонов по мишени из тяжелого металла. В результате этого столкновения генерируются нейтроны, которые и запускают работу реактора.
Поскольку система изначально подкритична, самоподдерживающаяся цепная реакция в ней невозможна: если отключить ускоритель, генерация нейтронов мгновенно прекратится, и реактор остановится. Это исключает сценарии неконтролируемого теплового разгона. В качестве теплоносителя в китайском прототипе используется связка свинца и висмута — это конструкция быстрого нейтронного реактора со свинцово-висмутовым охлаждением.
Алхимия XXI века: трансмутация долгоживущих изотопов
Главная ценность систем УУС заключается не столько в выработке энергии, сколько в способности «дожигать» ядерный мусор. Нейтроны, генерируемые под воздействием протонного пучка, позволяют осуществлять процесс трансмутации.
Долгоживущие радиоактивные изотопы, которые в обычном цикле классифицируются как высокоактивные отходы, в таком реакторе превращаются в короткоживущие и менее опасные материалы. Согласно дорожной карте китайской программы развития УУС, массовое внедрение этой технологии должно сократить общий объем высокоактивных ядерных отходов на 96%.
Хэ Юань, заместитель директора Института современной физики Китайской академии наук, называет эту архитектуру «международно признанным идеальным подходом к воспроизводству ядерного топлива и переработке ядерных отходов». По его словам, именно эта технология способна сделать атомную энергетику «экологичным, безопасным и стабильным источником энергии на 1000 лет».
На фоне зелёного разворота Пекина
Новость о скором запуске прототипа CiADS вписывается в более масштабную картину технологической экспансии Пекина в ядерном секторе. До сих пор коммерческих версий ускорительно-управляемых систем в мире не существовало — технология развивалась исключительно на уровне лабораторных экспериментов. Мегаваттный масштаб прототипа в Хуэйчжоу станет первым реальным тестом концепции.
Параллельно с разработкой реакторов будущего Китай активно вводит в строй установки текущих поколений. Недавно в коммерческую эксплуатацию был сдан реактор Hualong One в Чжанчжоу, а в островной провинции Хайнань близится к завершению строительство малого модульного реактора Linglong One. В январе 2026 года в провинции Цзянсу также стартовали работы над гибридным ядерным проектом, который объединит реакторные конструкции третьего и четвертого поколений. Эти шаги напрямую синхронизированы с правительственным отчетом, представленным китайским законодателям в марте 2026 года: страна намерена жестко придерживаться курса на достижение углеродной нейтральности через развитие чистой энергетики.
Конец эры ядерных могильников
Если запуск CiADS в 2027 году пройдет успешно и система выйдет на заданную мегаваттную мощность, это может ознаменовать начало конца эры подземных хранилищ ядерного топлива. Мировая атомная отрасль получит работающий алгоритм того, как не только обезопасить себя от накопления токсичных отходов, но и извлечь из них остаточный энергетический потенциал. Вопрос теперь лишь в том, насколько быстро эта экспериментальная установка сможет масштабироваться до полноценных коммерческих станций.
Есть в Англии такие места, которые, кажется, живут по собственным законам физики и времени. Вот, например, Селлафилд. Формально - ядерный комплекс в Камбрии. А на деле - чемодан без ручки, который Великобритания таскает уже несколько десятилетий и каждый раз говорит: "Ну вот еще чуть-чуть - и все разберем".
Снаружи это 4 квадратных километра сурового бетона, труб и заборов. А внутри - история о том, как в XX веке человечество решило поиграть с атомом, а в XXI веке судорожно ищет, куда бы аккуратно спрятать последствия этой игры.
Начнем с любимого аттракциона Селлафилда - сбросов в Ирландское море. Да, официально это называется "контролируемый сброс низкоактивных жидких радиоактивных отходов". На практике - примерно восемь миллионов литров в сутки через трехкилометровую трубу. Почти как обычная канализация, только с сюрпризом.
Внутри этого коктейля - более 30 радионуклидов. Тритий, углерод-14, цезий-137, стронций-90. Звучит как меню из антиутопического бара, куда лучше не заходить даже ради интереса.
А ведь раньше было сильно хуже. В 1970-80-х годах сбрасывали в сотни раз больше. Сегодня отчеты выглядят оптимистично: выбросы ниже установленных норм, вклад Селлафилда в радиационную дозу для населения Ирландии - меньше одного процента. Формально все хорошо. Неформально - море, конечно, не подписывалось быть частью эксперимента.
Но если сбросы - это хроническая проблема, то Магнокс - уже полноценная драма. Старейшее хранилище комплекса, построенное еще тогда, когда инженерная философия звучала примерно так: "потолще бетон, а дальше разберемся".
Внутри Магнокса хранится около 10 тысяч кубических метров радиоактивных отходов. В основном это магниевый сплав, оставшийся после переработки ядерного топлива. Утечки там фиксировали еще в 1970-х, но долгое время на них терпеливо смотрели как на нечто неприятное.
Все изменилось в ноябре 2019 года. Утечки резко ускорились - с нескольких кубометров в месяц до примерно 1,3 кубометра в день. В грунт ушло более 500 кубометров радиоактивной жидкости с цезием-137 и стронцием-90.
Местные "проверяльщики" посмотрели на цифры и честно признали риск неприемлемым. Само здание получило звание "самого опасного здания в Великобритании". Сомнительное звание, но хоть что-то.
По оценкам специалистов, утечка может продолжаться до конца 2050-х годов, когда хранилище наконец опустошат. Загрязнение при этом медленно ползет по грунту со скоростью около одного метра в год. Спокойно, без спешки, как и все в этой истории.
Местным жителям регулярно объясняют, что риск минимален. Экологи в ответ кивают и уточняют, что минимальный риск все равно остается риском. В 2025 году одна из экологических организаций даже подала в суд, оспаривая разрешение на отбор больших объемов подземных вод для строительства новых хранилищ.
Где-то в будущем маячит проект подземного геологического хранилища, которое должно навсегда решить проблему ядерных отходов. Сроки, правда, постоянно сдвигаются. Сейчас запуск ожидается не раньше конца 2050-х годов. То есть примерно тогда же, когда Магнокс, возможно, перестанет течь.
Стоимость очистки Селлафилда тем временем растет. По сравнению с оценками 2019 года бюджет увеличился почти на 19 процентов. Парламентские комитеты недовольны, эксперты недовольны, экологи недовольны. Радиоактивное наследие, кажется, единственное, что чувствует себя стабильно.
Подведем черту.
Селлафилд - это не история про одну аварию или один провал. Это история про десятилетия отсрочек, компромиссов и надежд на "потом". Выбросы стали меньше - это правда. Но старые хранилища продолжают течь, проекты затягиваются, а деньги исчезают быстрее, чем радиация.
Главный вывод простой и не очень приятный. Ядерное прошлое с человечеством еще надолго.
