Представьте на минутку, что из тонны добытого угля мы сжигаем (с получением энергии) 5%, а все остальное выбрасываем. Дикость и расточительство? Однако именно это происходит сегодня с природным ядерным топливом – ураном. Лишь пять процентов урана в топливных стержнях ядерных реакторов подлежат делению, после чего стержни изымаются из обращения и помещаются на постоянное хранение. Многие тысячи тонн радиоактивных ядерных отходов представляют один из серьезнейших аргументов против атомной энергетики.
Тем не менее, существует метод, позволяющий использовать практически весь уран из топливного стержня. Повторное использование добытого ранее и единожды отработавшего ядерного топлива может обеспечить нас энергией на годы вперед (не сказать, чтобы «зеленой», но, как минимум, не приводящей к выбросам углерода). Применявшиеся некогда технологии обнаружили ряд проблем, что привело к прекращению переработки ядерного топлива в США. Тем не менее, новые разработки ученых Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США решают многие из них, возвращая идее актуальность.
Одна из причин столь неполного использования возможностей урана заключается в том, что большая часть существующих промышленных реакторов относится к так называемым «легководным» реакторам, ЛВР. Они во многом хороши, но при этом не рассчитаны на выжимание из топлива всей энергии до последнего ватта.
Однако существуют и другие типы реакторов – так называемые «быстрые» (реакторы на быстрых нейтронах), способные «перерабатывать» отработавшее топливо с извлечением куда большего количества энергии.
Основное различие между двумя типами реакторов заключается в том, какое вещество используется для охлаждения ядра. В легководных реакторах теплоносителем выступает обыкновенная вода. В реакторах на быстрых нейтронах с этой целью применяются другие вещества – натрий или свинец. Они не замедляют нейтроны так сильно, как вода, что позволяет реактору расщеплять множество других изотопов. Это означает, что быстрые реакторы могут производить электричество из разнообразнейших видов топлива, включая остатки отработавшего топлива ЛВР. (Усовершенствованные ЛРВ также могут использовать отработавшее топливо, но далеко не столь эффективно).
По уверениям ученых, с постройкой быстрых реакторов мы могли бы достать все отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), что производилось и складировалось на протяжении последних 60ти лет, и снова пустить его в дело. Какая-то его часть по-прежнему подлежала бы захоронению, но составляла бы намного меньший процент. Так, повторное использование всего урана и других актинидов уменьшило бы объем отходов, подлежащих длительному хранению, на 80%.
Так или иначе, до подачи отработавшего топлива обратно в реактор его необходимо определенным образом обработать. Для этого в разных странах десятилетиями применялся метод под названием PUREX. В его основе лежало американское исследование 1940х годов по выделению из отработавшего топлива плутония. Высказывались, однако, опасения, что этот процесс может быть использован для производства оружейного плутония, в связи с чем президент Джимми Картер в 1978м году ввел запрет на коммерческую переработку ОЯТ.
Это решение заставило ученых искать другие, более эффективные пути переработки отработавшего топлива. Результатом изысканий стала технология «пирометаллургической обработки» ("pyroprocessing"), в которой электрический ток используется для выделения совокупности необходимых элементов, а не плутония в отдельности.
Никто пока не комментировал эту страницу.