Газофторидная технология переработки ядерного топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

ядерный топливо радиоактивный отходы

После беспрецедентного развития ядерной физики и технологии в первой половине двадцатого века казалось, что процессы деления в атомных реакторах и синтеза в термоядерных обеспечат человечество практически неисчерпаемым источником дешевой и достаточно безопасной энергии. К концу столетия стало ясно, что термоядерная энергетика так же далека от создания промышленных установок, как и 50 лет назад, а атомная энергетика, при всех своих преимуществах, таит в себе колоссальные опасности, и главная из них - радиоактивные отходы. Так полное количество отходов на предприятиях ядерного комплекса России составляет объем более 600 миллионов кубических метров с активностью более 10²⁰ Бк.

Радиоактивные отходы (РАО) образуются на всех технологических этапах ядерного топливного цикла - при добыче и переработке урановой руды, при изготовлении и использовании ядерного топлива, регенерации облученного топлива, вывода из эксплуатации ядерных объектов. Справедливости ради надо отметить, что РАО образуются не только в ядерном топливном цикле, но и в традиционной тепловой энергетике. Так в нефтяной промышленности США в 70-80-х годах прошлого века ежегодно образовывалось около 450 тысяч тонн РАО и за 20 лет их объем составил более 8 миллионов тонн, аналогичная ситуация характерна и для нефтеперерабатывающего комплекса России. Однако все источники РАО, не связанные с ядерным топливным циклом и военными применениями, составляют лишь несколько процентов от полного объема отходов.

В настоящее время ни одна из стран не перешла к использованию технологий, позволяющих полностью решить проблему обращения с отработанным ядерным топливом (ОЯТ) и РАО.

Сложность проблем обращения с ОЯТ вызвана, в первую очередь, высокой активностью, достигающей миллионов кюри на тонну, значительным тепловыделением после выгрузки из реактора, наличием в составе отработавшего топлива значительного количества делящихся веществ. Серьезную опасность представляет также токсичность некоторых радионуклидов, содержащихся в составе ОЯТ.

Мощность дозы является одной из основных характеристик ОЯТ. Примерно на 95 процентов мощность дозы обусловлена гамма-излучением продуктов деления, остальное приходится на долю накопившихся актинидов. Наибольший вклад в дозу вносят короткоживущие изотопы циркония, ниобия, молибдена, технеция, рутения, родия, йода, ксенона, цезия, бария, лантана, церия, празеодима. Мощность дозы заметно уменьшается со временем, прошедшим после облучения топлива в реакторе. Через три года она составляет примерно 1/600 часть от только что выгруженного топлива. Аналогично изменяется со временем суммарная активность продуктов деления, хотя спад этой величины более медленный.

Вначале активность ОЯТ определяется в основном короткоживущими осколками деления, а после нескольких сотен лет хранения - актинидами. Через несколько сотен тысяч лет активность ОЯТ понижается до равновесного уровня естественного урана, использованного при изготовлении топлива. Переработка ОЯТ с извлечением урана и плутония существенно снижает этот срок до нескольких десятков тысяч лет.

Наибольший вклад в активность отработавшего топлива с трехлетним временем выдержки вносят: ¹³⁷Cs + ^137mBa (24%), ¹⁴⁴Ce + ¹⁴⁴Pr (21%), ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y (18%), ¹⁰⁶Ru + ¹⁰⁶Rh (16%), ¹⁴⁷Pm (10%), ¹³⁴Cs (7%), относительный вклад ⁸⁵Kr, ¹⁵⁴Eu, ¹⁵⁵Eu равен приблизительно 1% от каждого изотопа.

Перед началом облучения в единице массы (1 тонна урана) стандартного топлива реактора ВВЭР-1000 содержится 44 кг ²³⁵U и 956 кг ²³⁸U. В конце трехлетней кампании уран частично выгорает, оставляя 40 кг продуктов деления и 11 кг актинидов, в которых около 10 кг плутония, 0,6 кг нептуния, 0.2 кг америция, 60 г кюрия. Вклад актинидов в суммарную дозу гамма-излучения на момент выгрузки незначителен и не превышает 5%. Их относительный вклад в полную активность ОЯТ существенно выше - около 20%.

Примерно 4/5 всех актинидов являются -излучателями и около 1/5 - -излучателями. Средняя энергия -квантов смеси актинидов в 5-7 раз ниже средней энергии смеси продуктов деления. Заметную роль играет низкоэнергетическое рентгеновское излучение с энергией от 20 до 100 кэВ. Многие актиниды способны к спонтанному делению. Нейтроны спонтанного деления не вносят заметного вклада в суммарную плотность потока нейтронов работающего ядерного реактора, однако наличие в составе ОЯТ спонтанно делящихся изотопов накладывает существенные ограничения на технологии обращения с ОЯТ.

Следует отметить также чрезвычайную токсичность большинства актинидов. ПДК для актинидов в воде и воздухе, как правило, в несколько тысяч раз меньше, чем для продуктов деления. При существенно больших периодах полураспада актинидов это обстоятельство крайне существенно в долгосрочных стратегиях обращения с ОЯТ.

В настоящее время стратегия складирования ОЯТ принята, в частности, Министерством энергетики США и реализуется в виде непосредственного складирования отработавших топливных элементов в металлических контейнерах в глубоких геологических формациях. Это вызывает критику специалистов в связи с опасностью распространения ядерных материалов и отсутствием гарантий безопасности долговременной (несколько тысяч лет) сохранности складированного топлива и отходов. При этом ситуация с основным хранилищем ОЯТ США в Юкка-Маунтин (Yucca-Mountain) такова, что емкость этого хранилища будет превышена уже к середине XXI века, а значит, Соединенным Штатам необходимо уже сейчас выбирать стратегию по обращению с ОЯТ. Альтернативны возможности строительства нового централизованного хранилища вблизи существующего, переход к сухому складированию ОЯТ вблизи атомных станций или развитие технологий переработки и трансмутации ОЯТ.

Другие страны с развитой ядерной энергетикой (Великобритания, Россия, Франция, Япония) в том или ином виде осуществляют переработку ОЯТ, выделение урана, плутония изготовление из переработанных материалов топливных элементов, их повторное использование в легководных реакторах, составляющих основу мировой ядерной энергетики. РАО, полученные в ядерном топливном цикле, отделяются и захораниваются по традиционным технологиям. Наиболее эффективная структура обращения с ОЯТ и РАО создана во Франции, где реализована многокомпонентная ядерная энергетика, включающая легководные энергетические реакторы, быстрые реакторы - "дожигатели", комплексы переработки ОЯТ и РАО.

Идея ядерной трансмутации элементов отнюдь не нова. Этой идее почти столько же лет, сколько самой ядерной физике. Первый результат по превращению макроскопических количеств одного элемента в другой был доложен Э.Резерфордом в 1919 году. Для трансмутации можно использовать практически любое ядерное излучение, однако нейтроны дают наибольшую эффективность благодаря отсутствию кулоновского барьера и большим сечениям взаимодействия. На сегодняшний день разработаны несколько вариантов концепции трансмутации РАО. Как правило, все эти концепции основаны на подходах, реализуемых в ядерном комплексе Франции, где существенная роль принадлежит быстрым реакторам - "дожигателям", или Японии с двухуровневой схемой переработки ОЯТ. При этом во всех концепциях трансмутации РАО существенная роль отводится быстрым подкритическим системам, управляемым ускорителями, в которых происходит утилизация долгоживущих компонентов РАО, в первую очередь, минорных актинидов (МА): изотопов америция, кюрия, а также нептуния, - изотопы которых имеют существенно меньшую долю запаздывающих нейтронов в спектре деления.

Кроме минорных актинидов подкритические системы могут уничтожать продукты деления. Главную проблему представляют долгоживущие продукты деления, такие как ⁹⁹Tc и ¹²⁹I, представляющие наибольшую опасность с точки зрения долговременного (несколько тысяч лет) безопасного хранения РАО.

Без применения подкритических систем на базе сильноточных протонных ускорителей, по-видимому, не удастся полностью утилизовать МА. Дело в том, что для этих изотопов очень мала доля запаздывающих нейтронов, которые позволяют обеспечить устойчивое управление обычным критическим реактором. Кроме того, другие параметры, обеспечивающие безопасную работу критического реактора, такие как запас реактивности зоны с МА, реактивностный эффект потери теплоносителя, допплеровский коэффициент топлива, накладывают существенные ограничения на создание критического реактора с МА. Таким образом, оказывается, что невозможно построить устойчиво работающий критический реактор с топливом, состоящим более чем на 15 - 20% из МА.

Сложившиеся на сегодняшний день концепции трансмутации РАО выглядят следующим образом. Сохраняется традиционная ядерная энергетика на легководных реакторах (LWR). После переработки ОЯТ во всех схемах выделяется плутоний и направляется либо обратно в легководные реакторы (Япония, ЕС), либо в подкритические системы - трансмутаторы (США). МА и долгоживущие продукты деления во всех концепциях перерабатываются в подкритических системах. Различия концепций обусловлены сложившейся структурой ядерной отрасли страны (США, Франция, Япония) или интересом к новым направлениям ядерной энергетики (включение в топливный цикл ²³²Th). Важным моментом во всех схемах является возможность утилизации в подкритических системах или быстрых реакторах плутония из демонтируемых в соответствии с международными договоренностями боезарядов.

Серьезной задачей на новом этапе развития ядерной энергетики остается улучшение существующих традиционных легководных энергетических реакторов, разработка быстрых реакторов нового типа с жидкометаллическим (свинец, свинец-висмут) теплоносителем, которые могут служить "дожигателями" ОЯТ и утилизаторами некоторых компонент РАО, создание подкритических систем на базе протонных ускорителей с мощностью пучка несколько мегаватт и полной тепловой мощностью сотни мегаватт для замыкания ядерного топливного цикла.

Для решения этих задач, особенно для подкритических систем, управляемых ускорителями, необходимы экспериментальные данные по сечениям нейтронных реакций, коэффициентам резонансной блокировки, выходам запаздывающих нейтронов, множественности нейтронов и гамма-квантов для различных изотопов, особенно в области энергий нейтронов от 20 до 150 МэВ, где зачастую отсутствуют экспериментальные данные, а теоретические модели не дают исчерпывающего описания.

На основе экспериментальных данных и с использованием различных ядерных моделей на сегодня создано несколько десятков компьютерных кодов, позволяющих проводить расчеты критических и подкритических систем, однако точность этих программ на сегодняшний день не позволяет однозначно рассчитать все последствия реализации той или иной стратегии обращения с ОЯТ и РАО. А эта точность зависит от экспериментальных данных, о которых говорилось в предыдущем пункте, и от качества моделей, использующихся для описания изотопов, когда экспериментальные данные отсутствуют или в принципе не могут быть получены с достаточной точностью. Таким образом, верификация различных компьютерных кодов - еще одна важная фундаментальная задача, по крайней мере, в области развития моделей ядерных реакций, которая требует своего решения на современном этапе.

Впервые идея использовать протоны высокой энергии для генерации нейтронов была высказана в конце 40-х гг. (E.O.Lawrens в США и В.Н.Семенов в СССР). Первый эксперимент по измерению выхода нейтронов из массивной мишени, состоящей из обедненного урана, был реализован на синхрофазотроне ОИЯИ в 70-х годах XX века. На сегодняшнее время в ОИЯИ накоплен большой опыт экспериментальных исследований в области трансмутации. В Дубне более полувека успешно эксплуатируются протонные ускорители, Институт обладает лицензией на эксплуатацию исследовательских ядерных реакторов с зонами с металлическим плутонием и окисью плутония. Эти реакторы надежно и безопасно эксплуатируются в течение более 40 лет. Экспериментальные и теоретические работы по использованию протонных ускорителей в ядерной технологии ведутся с середины 50-х годов. Измерены выходы нейтронов и их спектры в свинцовых и урановых мишенях различных типов, нейтронные сечения для ряда изотопов, важных для оценки эффективности различных режимов трансмутации, созданы математические модели и соответствующее константное и программное обеспечение для расчета электроядерных систем.

Сегодня в нашем Институте ведутся работы по исследованию характеристик нейтронопроизводящих мишеней для подкритических систем на базе протонных ускорителей. Планируется создание на базе протонного ускорителя Лаборатории ядерных проблем прототипа электроядерной установки с размножающей подкритической зоной мощностью около 20 кВт.

ОИЯИ как международная межправительственная организация, созданная и финансируемая странами-участницами, может стать уникальным инструментом, своего рода интерфейсом между организациями Министерства по атомной энергии РФ и зарубежными научными и техническими центрами, работающими в области трансмутации. "Академизм" и "фундаментальность", присущие в большой степени исследованиям, проводимым в Институте, - именно то, что нужно сегодня для развития исследований, результаты которых, без преувеличения, определят будущее всего человечества на многие десятилетия вперед.

Атомная энергетика сегодня и завтра

Итак, анализ стратегии энергетического производства показывает, что основным реальным кандидатом для базовой энергетики завтрашнего дня являются атомные электростанции. Сегодня АЭС дают в мировую энергосистему почти 16 % всей энергии, но это лишь средняя оценка. В некоторых странах атомная энергетика является основой базовой энергетики, производя более половины энергии. Известным примером наиболее удачной и успешной реализации программы атомной энергетики является ситуация во Франции.

Реализация атомной программы во Франции началась в 1974 г. Теперь в стране эксплуатируется 56 энергоблоков, производящих почти 80% энергии. Вдвое сократился объем выбросов в атмосферу вредоносных окислов азота и серы. По сокращению выбросов углекислого газа Франция занимает первое место в мире. Эксплуатация ядерной энергетики позволяет стране ежедневно экономить около миллиона тонн нефти. В целом за период с 1973 г., когда арабские страны объявили эмбарго на поставку нефти, атомная энергетика позволила отказаться от закупок нефти на сумму в 420 млн. долларов. Потребление нефти для энергетических целей упало с 24 до 9%. Франция теперь практически не использует нефть для производства энергии.

В противоречии со сложившимся общественным мнением, экспертами всего мира ядерные электростанции признаны наиболее безопасными и экологически чистыми по сравнению с прочими традиционными способами производства энергии. Кроме того, уже разработано и устанавливается новое поколение ядерных реакторов, приоритетным для которого является полная безопасность эксплуатации.

Одним из серьезных вопросов, вызывающих беспокойство общественности, является наработка и необходимость хранения долгоживущих ядерных отходов. Оценки экспертов показывают, что при производстве к середине века на АЭС около 50% энергии, ежегодно будет производиться и около 50000 т высоко радиоактивных отходов. Давайте, однако, сравним с сегодняшними тепловыми электростанциями, которые выбрасывают в атмосферу более 50000 т углерода в минуту!

Да, радиоактивные отходы сохраняют активность в течение долгих лет, но эти отходы занимают относительно малые объемы и могут быть надежно локализованы, а наиболее опасные из них нетрудно еще раз переработать, как говорят, “сжечь” в ядерных реакторах. После однократного использования на АЭС ядерного топлива в нем остается около 20 % первоначального количества U²³⁵. Так что повторное использование невыгоревшего ядерного топлива и искусственных делящихся материалов путем переработки уже облученного топлива и его регенерации позволяет наиболее эффективно использовать имеющиеся урановые ресурсы. В этом случае объем образующихся радиоактивных отходов минимален.

Вообще, для ядерных источников характерна компактная форма отходов и отсутствие выбросов продуктов сгорания. Как показывают оценки, суммарная масса ядерных отходов в миллионы раз меньше массы отходов при сжигании органики (пропорционально калорийности топлива). И это несомненное преимущество ядерной энергии.

В процессе работы реакторов изменяется баланс радиоактивных веществ в природе. Одновременно протекают два противоположных процесса: уничтожение радиоактивных ядер, имеющих естественную радиоактивность, и образование новых радиоактивных ядер. С одной стороны, уничтожается уран или другой исходный ядерный элемент, являющиеся родоначальниками цепочки радиоактивных ядер, а с другой стороны, образуются новые радиоактивные ядра: продукты деления и продукты взаимодействия нейтронов с веществом, главным образом, трансурановые изотопы. Результаты исследований баланса радиоактивности приводят к принципиальному выводу: при работе реактора происходит снижение числа суммарных радиоактивных распадов в ядерном топливе, то есть, возникающая радиоактивность не превышает по количеству распадов активность исходных естественных элементов.

Образующиеся продукты деления являются короткоживущими изотопами, по сравнению с ураном и его дочерними продуктами. Их радиоактивные распады происходят в относительно короткий интервал времени. По этой причине радиоактивность (скорость распадов) облученного топлива превышает радиоактивность исходного ядерного сырья на протяжении нескольких тысяч лет. Именно этот вывод лежит в основе решения проблемы безопасности ядерных реакторов и послереакторного топливного цикла: образующаяся радиоактивность должна быть гарантировано локализована в указанном выше временном интервале. Несомненно, такая локализация ядерных отходов и во времени, и в пространстве находится в пределах возможностей человечества.

По мнению российских специалистов никаких проблем с хранением и переработкой ядерных отходов не возникнет, даже если взяться перерабатывать ввозимые ядерные отходы. Наоборот, это позволит более полно использовать мощности страны по переработке отработанного ядерного топлива. Известно, что на сегодняшний день мощности нашей страны по их переработке использованы лишь на треть: в 2000 г. переработка собственных ядерных отходов составила всего 150 т, тогда как Россия может ежегодно перерабатывать около 400 т отработанного ядерного топлива.

Поскольку ядерное топливо не сгорает до конца, возможно его вторичное использование. Одновременно с его подготовкой к повторному использованию из него извлекают различные элементы, необходимые в медицине (рентгеноскопия) и промышленности (сварка). На сегодняшний день по технологиям переработки ядерного топлива с Россией способна конкурировать лишь Франция, на территорию которой уже ввозятся ядерные отходы. Япония только начинает развивать такие технологии, а вот Англия уже строит свой первый завод по переработке ядерного топлива. Что касается США, то они перерабатывают ядерное топливо только для военных целей.

Таким образом, атомная энергетика при нормальной эксплуатации и условии гарантированно безопасного компактного хранения и переработки радиоактивных отходов имеет несомненные экологические преимущества перед конкурентами. Ее влияние на окружающую среду ограничено практически только тепловым воздействием, которое весьма мало. Добавим также и то, что дерное топливо, в сравнении с прочими видами топлива, имеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и практически неисчерпаемые ресурсы. Резервы урана в атомной промышленности могут обеспечить четырехкратное увеличение мощности АЭС.

Эти особенности атомного энергопроизводства открывают принципиально новые возможности и перспективы. Из ограниченных природных запасов топливного сырья в течение тысячелетий удастся получать необходимое количество энергии для удовлетворения энергопотребности человечества при любом прогнозируемом развитии цивилизации. Получится некий замкнутый цикл, при котором воздействие атомной энергетики на окружающую среду будет существенно меньше, чем при использовании традиционных технологий энергопроизводства.

Как говорят эксперты, использование ядерной энергетики позволяет “снизить экологическое давление на окружающую среду, создаваемое сжиганием ископаемых энергоресурсов”. По самым оптимистичным оценкам преобразование солнечной энергии и производство биомассы, вместе с другими возобновляемыми источниками, смогут обеспечить не более 50% будущих потребностей в энергии. Впрочем, можно не согласиться с утверждением о том, что для снижения выбросов СО₂ единственным решением будет замена всех тепловых электростанций ядерными. Как мы говорили выше, сейчас уже разработаны новые экологически чистые технологии сжигания твердого топлива, что, наряду с необходимостью эффективного регулирования пиковых и полупиковых нагрузок, а также с учетом объема топливно-сырьевых ресурсов, позволяет успешно использовать обновленную тепловую энергетику совместно с атомной.

Необходимо сказать также, что общественное мнение населения большинства развитых стран направлено против развития ядерного сектора энергетики, и, как следствие, законодательство вносит чрезмерно сильные ограничения на безопасность ядерных реакторов, снижая их конкурентноспособность. Причины и последствия этой “радиофобии” неоднократно обсуждались, и мы не будем повторяться (см., например, нашу книгу “Радиация, жизнь, разум”). Можно лишь привести еще раз тот факт, что от последствий гигантских выбросов СО₂, диоксидов серы и прочих “мелочей” непрестанно дымящими трубами сегодняшних устаревших ТЭС, ТЭЦ и прочих “печек” ежегодно умирают, к сожалению, тысячи людей. Однако это явление стало настолько привычным, обыденным, что уже никого не пугает. А напрасно. Ведь именно эти выбросы вредных веществ, составляющие миллионы тонн, представляют главную опасность для биосферы Земли.

Специалисты-ядерщики знают, что Россия -- одна из немногих стран, в которой ядерные технологии представлены на должном уровне. В одной только Нижегородской области несколько крупных предприятий и исследовательских центров в течение многих десятилетий занимаются разработками для атомной промышленности. По-прежнему, ядерные технологии остаются основой обороноспособности России. Мощный ядерный комплекс, обеспечивающий надежность “ядерного щита” страны, до настоящего времени сохранил свою научную, техническую, промышленную и сырьевую базу. Все это создает условия для вхождения в масштабную ядерную энергетику нового века. Сейчас атомная энергетика, как и любая новая технология национального масштаба, для своего развития особенно нуждается в благоприятном экономическом климате и стремится избавиться от былой замкнутости.

Основные мощности российской атомной энергетики были включены в сеть задолго до имущественного раздела СССР и располагались в районах, далеких от мест добычи органического топлива. Это было сделано для того, чтобы обеспечить дешевой энергией крайне энергоемкие промышленные гиганты в европейской части страны. В последние годы, пока промышленные гиганты стремительно теряли объемы производства, АЭС использовали не более 60% установленной мощности, предпочитая экономить уран за счет неполной нагрузки реакторов. Не было никакого стимула наращивать производство атомной энергии: объемы внутреннего потребления резко упали, а с распадом советской энергосистемы были потеряны экспортные рынки. Теперь, на волне поддержки промышленности, атомная энергетика вновь может оказаться востребованной и, не в последнюю очередь, благодаря своей территориальной инфраструктуре. Экономия органического топлива в любой стране, даже столь богатой ресурсами, как наша, -- важнейший компонент системы национальной безопасности. Сжигать газ на тепловых станциях становится все накладнее, а доля газа в производстве электроэнергии в России составляет уже более 60% (в большинстве развитых стран эта доля составляет не более 25 - 30%).

Подсчитано, что в результате замещения газовой энергетики атомной даже при нынешнем энергопотреблении и суммарной мощности российских АЭС можно ежегодно экономить около 25 млрд. кубометров газа, т. е. около 2 млрд. долларов в современных экспортных ценах. Атомные электростанции объективно должны быть крупным источником энергии в районах дорого топлива -- на западе и Дальнем Востоке России. К тому же диверсификация позволила бы поддержать рациональную тарифную политику.

Атомная энергия ощутимо дешевле производимой на самых эффективных ТЭС: сегодня тариф на шинах АЭС составляет 19.2 коп. за 1 кВт ч по сравнению с 36.6 коп. на тепловых электростанциях. Кроме того, в результате конверсии российского ядерно-оружейного комплекса АЭС можно обеспечить недорогим топливом на десятки лет вперед. Более дешевой останется только энергия ГЭС, эксплуатируемые мощности которых несравненно ниже. Готов и базовый документ для развития атомной энергетики в ближайшей перспективе -- утвержденная Правительством РФ Программа развития атомной энергетики РФ на 1998 - 2005 годы и на период 2010 года. Таким образом, атомная энергетика потенциально обладает всеми необходимыми качествами для постепенного замещения значительной части энергетики на органическом топливе и становления в качестве доминирующей энерготехнологии.

На сегодняшний день единственной отраслью промышленности, сумевшей вернуться на “дореформенный” уровень объемов производства и продолжающей наращивать темпы роста остается атомная энергетика. В 2000 году 9 российских АЭС выработали 130 млрд. кВт ч. электроэнергии, сэкономив 40 млрд. м³ газа (3 млрд. долларов в экспортных ценах). В европейской части страны доля атомной энергии приблизилась к 40%. В 2001 году Минатом обеспечил производство уже почти 140 млрд. кВт ч. электроэнергии. Напомним, что именно рост энергопроизводства лежит в основе всех наших надежд на подъем промышленности и уровня жизни в России.

По надежности и безопасности эксплуатации наши АЭС вышли на второе место в мире, опередив США, Францию, Германию и Англию. За счет средств, заработанных отраслью, продолжается строительство новых станций. В марте 2001 года началась эксплуатация первого энергоблока Волгодонской АЭС мощностью 1000 МВт, что позволяет заметно повысить энерговооруженность предприятий Южного региона.

В 2000 г. правительство России приняло также долгосрочную “Стратегию развития атомной энергетики России в первой половине ХХI века”. В ее рамках были выполнены оценки развития атомных мощностей с учетом вывода из эксплуатации оканчивающих срок службы блоков АЭС и сооружения реакторов нового поколения. В качестве первоочередных мер документ предусматривает достройку законсервированных блоков - “миллионников” на Калининской и Курской АЭС, возобновление строительства мощных энергоблоков нового поколения на Белоярской, Южно-Уральской и других АЭС.

В более отдаленной перспективе атомная энергетика возьмет на себя весь прирост производства электроэнергии в Европейской части страны, и к 2030 г. сможет довести свою долю до 33%. Это позволит планомерно заменять выработавшие ресурс блоки ТЭЦ, снимет зависимость российской энергетики от газового топлива. Для экономики страны важно и то, что АЭС способны в избытке поставлять на экспорт дешевое электричество. Разработаны весьма выгодные для страны проекты поставок энергии в Турцию, Китай, Южную Корею. Конечно, эти проекты будут реализованы лишь после обеспечения энергией отечественного производителя и коммунального хозяйства. В ближайшие годы ожидается заметный рост спроса в мире на строительство и эксплуатацию новых атомных станций.

Наша атомная энергетика успешно сотрудничает с энергетическими производствами разных стран мира. В 2000 году экспорт продукции ядерного топлива увеличился на 20 %. В 2000 г. Минатом продолжал осуществлять помощь в сооружении, реконструкции и модернизации энергоблоков АЭС в Китае, Иране, Индии, Болгарии, Словакии и Чехии. Положительная динамика экспорта, связанного с сооружением АЭС, обеспечивается прежде всего за счет стран Азиатского региона, где продолжается строительство Тяньваньской АЭС в Китае (2 блока по 1000 МВт) и АЭС “Бушер” в Иране (1 блок на 1000 МВт). Завершается разработка технического проекта АЭС “Куданкулам” в Индии (2 блока по 1000 МВт).

В марте 2000 г. с помощью Минатома был введен в эксплуатацию второй блок АЭС “Моховце” в Словакии (440 МВт). В декабре 2000 г. осуществлен энергетический пуск первого блока АЭС “Темелин” в Чехии (1000 МВт), продолжается сооружение второго блока. Продолжается сотрудничество с Финляндией, Ливией, Сирией, Румынией.

В будущем мало изменится структура ядерно-энергетического комплекса. Добыча и переработка топливного сырья, изготовление топлива, реакторы, переработка отработавшего ядерного топлива, захоронение отходов -- все эти элементы будут необходимы для эффективного функционирования атомной энергетики и завтра.

Одним из основных аргументов конкурентоспособности ядерной энергетики в будущем является неограниченность топливных ресурсов, обусловленная возможностью воспроизводства нового ядерного топлива -- Pu²³⁹ и U²³³. В настоящее время атомная энергетика не нуждается в расширенном воспроизводстве ядерного топлива, но широкомасштабная ядерная энергетика, претендующая на замену органического топлива, не сможет существовать без воспроизводства и повторного использования ядерного топлива. Замкнутый топливный цикл является обязательным условием крупномасштабной ядерной энергетики. Воспроизводство топлива наиболее эффективно будет осуществляться в быстрых реакторах, а его повторное использование предусматривается как в быстрых реакторах, так и в реакторах на тепловых нейтронах.

Как считают эксперты, в начале века, наряду с традиционными операциями в топливном цикле, будет решена задача использования в реакторах высвобождающихся излишков ядерных оружейных материалов -- высокообогащенных урана и плутония. Очевидно, что использование этих материалов обеспечит ядерную энергетику ближайшего периода дополнительными источниками топлива.

Природные ресурсы тория, превышающие ресурсы урана, и его невысокая стоимость создают дополнительные возможности неограниченного по ресурсным соображениям развития атомной энергетики. Проблема вовлечения тория в топливный цикл неоднократно рассматривалась, имея в виду, что его использование позволит расширить топливную базу и облегчит решение проблемы захоронения радиоактивных отходов. В последнее время, наряду с указанными преимуществами тория, изучается возможность его использования в действующих или разрабатываемых реакторах с целью улучшения решения проблемы нераспространения. Такие проработки были выполнены в последние годы применительно к реакторам типа ВВЭР-1000. Изучаются и другие возможности применения тория в реакторах других типов (ВТГР, БН, ЖСР и др.).

Значительные усилия потребуются для решения проблемы обращения и окончательного захоронения радиоактивных отходов. Стратегия замкнутого цикла снизит потребности в добыче исходного топлива. Это облегчит решение проблемы отвалов при добыче и переработке ядерного сырья. Не исключено, что может потребоваться коррекция технологии переработки радиоактивных отходов, которая объединит реакторы и переработку топлива, например, в виде жидко-солевой технологии.

При дальнейшем развитии и увеличении масштабов атомной энергетики неизбежно ее структурирование с учетом технологических возможностей и экономических показателей реакторов различных типов. На структуру влияют различные факторы, набор которых специфичен для каждой страны. В России на структурирование атомной энергетики и отбор перспективных реакторных технологий оказывает влияние неравномерное по стране распределение источников и потребителей ресурсов топлива и структура энергопотребления в коммунальном и промышленном секторе.