16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/16/958.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 12 (16) декабрь 2001 года

Таблетки для атомной печки

Энергетика: наука Андрей Ваганов

1 февраля в Канаде начался беспрецедентный международный эксперимент в рамках проекта «Параллекс». Проект предусматривает проведение исследований по параллельному облучению в канадском реакторе типа CANDU (КАНДУ) экспериментального уран-плутониевого топлива (МОКС-топливо), изготовленного из американского и российского плутония, изъятого из военных программ. Цель - сравнение рабочих характеристик этого топлива. Ожидается, что в результате эксперимента «Параллекс» будут получены уникальные данные по выгоранию МОКС-топлива, по поведению и взаимодействию топлива и оболочки. Экспериментальное МОКС-топливо было изготовлено во Всероссийском научно-исследовательском институте неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара (ВНИИНМ) и в Лос-Аламосской национальной лаборатории в США. О некоторых аспектах российского участия в этом проекте рассказывает директор ВНИИНМ, член-корреспондент РАН Михаил Солонин.

- ИТАК, Михаил Иванович, почему именно в Канаде проходит эксперимент «Параллекс»? Почему на реакторе КАНДУ?

- Вы знаете, мы давно ждали начала испытаний, была проведена большая подготовительная работа. И вот первого февраля в исследовательском канадском реакторе RNU (аналогичный энергетическому коммерческому ядерному реактору типа КАНДУ) начались испытания российского и американского МОКС-топлива, созданного с использованием избыточного оружейного плутония.

Проект «Параллекс» был разработан в 1996 году. Его участниками стали три страны: Канада, Соединенные Штаты Америки и Россия. Вы знаете, что США и Россия заявили на политическом уровне, а затем подписали соглашение о необходимости утилизации избыточного для военных целей оружейного плутония (по 34 метрические тонны с каждой стороны). Дело в том, что плутоний - ценное энергетическое сырье. И вот один из вариантов сжигания оружейного плутония в ядерных реакторах - это сжигание его в канадских реакторах типа КАНДУ.

Почему в КАНДУ? Потому что, во-первых, реактор этого типа может принять достаточно много плутония. Например, один реактор за один год выжигает до тонны плутония. Второе обстоятельство - реакторы КАНДУ имеют приблизительно годичную кампанию топлива, что определяется физикой реактора, использующего природный, необогащенный уран...

- Простите, а что значит - «годичная кампания топлива»?

- Топливо работает в реакторе в течение года, а затем выгружается - это и есть годичная кампания топлива. Если добавить в урановое топливо плутоний, то кампания может быть увеличена. Отсюда экономический выигрыш для энергетики при использовании реакторов КАНДУ в случае успешной реализации этого проекта.

У проблемы утилизации оружейного плутония есть два важных аспекта. Первый связан с объемами и темпом утилизации. А второй - экономический, с затратами и их компенсацией. Этот второй аспект во многом зависит как раз от характеристик ядерных реакторов. По оценкам экспертов, экономика ядерного топливного цикла реакторов КАНДУ может быть существенно улучшена при использовании плутония. В данном случае оружейного плутония. То есть решается сразу комплекс задач: и политических, и экономических, и научных.

- Насколько известно, американцы еще с конца 1970-х годов придерживаются концепции, согласно которой они намереваются не перерабатывать плутоний, а консервировать и захоранивать в устойчивых геологических породах. И вдруг США становятся участниками проекта «Параллекс»...

- На самом деле американская сторона рассматривала и рассматривает несколько вариантов утилизации избыточного оружейного плутония. Один вариант - тот, о котором вы говорите: иммобилизация, то есть включение плутония в стеклоподобные или минералоподобные матрицы. Дополнительно, чтобы исключить доступ к этим матрицам, туда планируется добавлять радиоактивные отходы. Другой вариант - использование плутония в атомной энергетике. В США рассматривались эти две альтернативы. И, в конце концов, может быть, под влиянием российской стороны американцы приняли решение по утилизации основной массы избыточного плутония в действующих атомных реакторах США. Это решение отражено в российско-американском соглашении, по которому обе стороны обязались утилизировать по 34 тонны избыточного оружейного плутония.

- В энергетике некоторых европейских стран и в Японии смешанное уран-плутониевое топливо уже давно используется на АЭС. Почему тогда эксперимент в рамках проекта «Параллекс» называют уникальным?

- Дело в том, что сегодня МОКС-топливо используется для выработки электроэнергии, в частности в западноевропейских реакторах типа PWR. Это реакторы с водой под давлением: при этом сжигается энергетический плутоний. А мы разработали ТВЭЛы под реактор, который изначально не предназначался для использования в нем МОКС-топлива. Но эффективность сжигания плутония в реакторах типа КАНДУ существенно выше, чем в реакторах PWR. Я уже вам приводил этот показатель: одна тонна плутония в год. А в реакторах PWR этот показатель меньше примерно в три раза. Плутоний надо не просто утилизировать, а утилизировать с наибольшей экономической эффективностью.

- То есть желательно обойтись без постройки специальных реакторов под МОКС-топливо...

- Это с одной стороны. А с другой - важно, чтобы его вовлечение в топливный реакторный цикл не нагружало атомную энергетику дополнительными проблемами, а, наоборот, способствовало ее развитию. Использование реакторов типа КАНДУ в этом смысле - весьма и весьма выгодный проект.

- По-видимому, это как раз отвечает российской позиции - отношению к плутонию как к ценному энергетическому сырью?

- Да, несомненно. Но, кроме того, мы должны искать возможности коммерциализации данного подхода. И это позиция Минатома России. А коммерциализация здесь просматривается достаточно хорошо. Все стороны заинтересованы. Заинтересована Канада, заинтересована Россия, заинтересованы США. Объем экономической помощи в решении проблемы утилизации избыточного оружейного плутония может быть сокращен.

- Михаил Иванович, не могли бы вы немного более подробно рассказать о технической стороне эксперимента «Параллекс»: какие вы себе цели ставите с научной и инженерной точек зрения? Что собой представляют изготовленные в вашем институте ТВЭЛы с МОКС-топливом?

- Тепловыделяющий элемент, ТВЭЛ, - это конструктивное оформление ядерного топлива, которое, собственно, и позволяет топливу выполнять свои основные функции в реакторах: функцию обеспечения надежного съема тепла и герметизации от первого контура и от окружающей среды радиоактивных продуктов. То есть ТВЭЛ - это главный элемент активной зоны реактора.

Тепловыделяющий элемент выглядит просто - это оболочка или герметизирующий чехол, в котором помещается топливо. В данном случае это так называемое таблеточное топливо, выполненное в виде таблеток. Требования к ТВЭЛу достаточно жесткие. Геометрия таблетки определяет особенности конструкции данных тепловыделяющих элементов. Ведь мы в институте конструкцию ТВЭЛов в данном случае не разрабатывали. Ее параметры выдали канадцы, проектировщики реактора.

Таблетки МОКС-топлива изготовлены с использованием диоксида обедненного урана и диоксида оружейного плутония. Требования по качеству к таблеткам очень высоки. По точности их изготовления, по геометрии, по сплошности. Нам нужно было выдержать достаточно много параметров, которые должны обеспечить длительную и надежную работу ТВЭЛов.

- А с экологической точки зрения насколько безопасно МОКС-топливо?

- ТВЭЛы с МОКС-топливом можно спокойно брать руками. Надо только надевать перчатки, чтобы не остались масляные пятна на поверхности.

Как только топливо загерметизировано в тепловыделяющем элементе, оно не представляет никакой опасности окружающим. Ведь плутоний - сильный альфа-излучатель. А альфа-излучение - это поток тяжелых частиц, они экранируются даже обычным листом бумаги. Альфа-частицы опасны, когда попадают внутрь организма. В институте все работы ведутся под контролем Минздрава РФ, Гос-атомнадзора, Санэпидемстанции.

- Известно, что планировалось начать эксперимент «Параллекс» еще в середине декабря прошлого года. Потом срок перенесли на середину января. Говорят, что по причине некондиционности американского МОКС-топлива. Это правда?

- У меня нет такой информации. Я знаю, что задержки были связаны с некоторым негативным, будем так говорить, отношением общественности Канады к проведению этой работы. Но в итоге мы поставили восемь ТВЭЛов для первой сборки. Американцы также подготовили восемь. (То есть мы и США на первую сборку поставили одинаковое количество тепловыделяющих элементов.) Но мы подготовили топливо уже на вторую сборку и третью сборку (18 штук). Американцы не подготовили и, видимо, не собираются этого делать. Поэтому проект «Параллекс» сегодня фактически трансформируется в программу сжигания российского оружейного плутония в канадских реакторах КАНДУ. Мы считаем, что это нормальная модификация данного проекта.

-Вы ничего страшного не видите в том, что американцы дальше не хотят продолжать проект?

- Не видим. Американцы, видимо, выбрали свой путь. По нашим данным, они планируют покупать технологию изготовления МОКС-топлива у французской фирмы КОЖЕМА. Это их выбор.

- Вы уже сказали, что в Канаде реакторы типа КАНДУ исследуются на предмет возможности сжигания в них плутонийсодержащего топлива. В России прорабатываются подобные проекты для реакторов ВВЭР-1000 и БН-600. Но в России сейчас разрабатывается еще и новый проект - «БРЕСТ». Что собой представляет этот реактор?

- Во-первых, в контексте нашего разговора реактор «БРЕСТ» не предназначается для утилизации избыточного оружейного плутония. Он должен выжигать энергетический плутоний. (Энергетический плутоний - это плутоний, который образуется в результате работы обычных урановых реакторов. Оружейный более чистый.) «БРЕСТ» - это реактор, который создается для большой атомной энергетики. Это перспективная разработка, которая к утилизации оружейного плутония отношения не имеет.

Сейчас мы подходим к стадии испытаний макетных образцов ТВЭЛов реактора «БРЕСТ».

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 12 (16) декабрь 2001 года:

  • Левая энергия, генерируемая дома, лучше ядерной

    В энергетике тоже есть левые и правые. Правые не чураются ядерной энергии, не заботятся об арктических заповедниках, а парниковые газы не считают особым бедствием. Правые предлагают рынку обеспечивать себя дешевой энергией, не слишком обременяя этот рынок регулированием. Левые зато предлагают различные социоинженерные проекты — теперь в Англии. Британский исследовательский центр, тесно связанный с лейбористами, призвал правительство...

  • Современные технологии и оборудование ООО «АББ Автоматизация»

    Передовые предприятия энергетики и промышленности, стремясь к наиболее эффективному использованию оборудования, делают упор на внедрение интегрированных систем управления. Это позволяет обеспечить слаженную высокоэффективную работу как отдельных устройств нижнего уровня, так и глобальных вертикально интегрированных систем. Компания ООО «АББ Автоматизация» разрабатывает, изготавливает и внедряет как электротехническое оборудование широ...

  • Путин поставил точку

    «Поставлена последняя точка в большой работе, которую мы вместе с нашими украинскими коллегами проводили последние год-полтора в газовой сфере», - заявил Президент РФ Владимир Путин на традиционном совещании в Кремле с членами российского Правительства. Как сообщили в пресс-службе Президента, В.Путин сообщил, что киевская Рада ратифицировала три соглашения в газовой отрасли. Президент отметил, что теперь все договоры «приобрели окончате...

  • Рождается стратегия развития

    Стратегия социально-экономического развития Сибири будет окончательно доработана и представлена на заседании Правительства РФ к 15 декабря. Об этом сообщил полномочный представитель Президента РФ в Сибирском федеральном округе Леонид Драчевский. Ранее стратегия была представлена Президенту РФ, затем она прошла экспертизу в министерствах и ведомствах, после чего указом главы государства ее доработка была продолжена. Документ состоит ...

  • Концепция маркетинга гелиотехники

    Задача освоения технологий утилизации солнечной энергии, являясь частью государственной энергетической политики, требует реализации на государственном же уровне комплекса необходимых мероприятий. После реализации этих мероприятий следует ожидать появления массового спроса на соответствующие технологии. Даже в тех странах, где уже в полной мере развёрнут весь комплекс соответствующих мероприятий, число пользователей гелиотехническим об...