«Это те самые урановые "хвосты"»: научный журналист — о том, как Белоярская АЭС спасет экологию

Наш друг и коллега екатеринбургский популяризатор науки, физик-ядерщик Дмитрий Горчаков уверен: благодаря урановым «хвостам», которые свозят на Урал, мы можем спасти экологию. Как это сделать и при чем тут Белоярская АЭС, он объяснил в своей колонке — «уральском атомном ответе Грете Тунберг».

Информационные ленты и умы людей в последнее время заполнены похожими на апокалиптические опасения мыслями о новых глобальных угрозах, таких как расползающийся из Китая по всему миру новый коронавирус или уже ставшее повсеместным глобальное изменение климата. Урал не стал исключением, но, помимо бурных обсуждений, тут над решением этих проблем давно трудятся наши ученые и специалисты. И если о возможном уральском ответе на коронавирус в виде препарата «Триазавирин» уже заявили, то новость о нашем возможном ответе на проблему повышения углекислого газа в атмосфере прошла почти незамеченной. А зря.

Я, конечно, не мог пропустить эту новость, поскольку речь не только о перспективном решении, но и о моей области интересов — ядерных технологиях. На этой неделе реактор БН-800 на Белоярской АЭС впервые заработал на первой серийной партии MOX-топлива. Что это такое и почему это так важно?

На недавнем экономическом форуме в Давосе небезызвестная экоактивистка Грета Тунберг призвала страны отказаться от ископаемого топлива. Можно по-разному к ней относиться, но мир уже пытается двигаться в этом направлении, пусть и не устраивающими Грету темпами, так как сжигаемое топливо приводит к выбросам CO2 в атмосферу, усиливая парниковый эффект и рост температуры, а следом и изменение климата. Это научный факт (можно об этом почитать недавнюю колонку на E1.RU, либо целый выпуск уважаемого научного издания «Троицкий вариант»), несмотря на популярность в России и мире идеи о заговоре климатологов.

Но даже если бы выбросы CO2 не приводили к глобальным изменениям, их локальное (в виде выбросов мелких частиц) влияние на здоровье людей полезным точно назвать нельзя. Например, в США сжигание ископаемого топлива на электростанциях приводит к примерно 50 тысячам преждевременных смертей ежегодно, и еще столько же — из-за сжигания топлива транспортом.

Многие, наверное, слышали, что реакторы на нашей Белоярской АЭС отличаются от реакторов других атомных станций, причем не только в России, но и по всему миру. На самом деле два работающих реактора — БН-600 и новый БН-800 — единственные в мире действующие реакторы АЭС на быстрых нейтронах.

Ископаемое топливо, против которого призывает бороться Грета, до сих пор дает человечеству около 90% всей энергии, или 60% электроэнергии. Лишь небольшая ее часть пока производится таким способом, который может спасти нас от глобального потепления. То есть с помощью источников с малыми выбросами углекислого газа — ветровых, солнечных, гидро- и атомных станций. Все они, кроме АЭС, относятся к возобновляемым источникам энергии, поскольку основа ядерного топлива — уран — тоже ископаемый ресурс и он ограничен. При существующих темпах и способах его использования доступных по цене месторождений урана хватит примерно на 100 лет. Не так много, особенно если мы бы хотели увеличить долю таких безуглеродных источников.

Однако тут-то на помощь и приходят новые технологии. В обычных АЭС, на так называемых тепловых нейтронах, используется лишь несколько процентов обогащенного урана. Обогащенного по изотопу урана-235 — до 4–5%, тогда как в природном уране его лишь 0,7%, а остальные 99% — это изотоп урана-238, который практически не используется как ядерное топливо. При таком использовании урана надолго не хватит, тем более если атомная энергетика будет расти.

А вот в быстрых реакторах, как на Белоярской АЭС, топливо используется более эффективно, так как источником топлива становится даже уран-238, точнее новый элемент плутоний, который из него образуется. При этом плутония из урана образуется даже больше, чем сгорает в реакторе, поэтому из него можно делать новое топливо. Такая схема использования топлива называется замыканием топливного цикла, и, помимо расширения топливной базы, она помогает уменьшать количество долгоживущих ядерных отходов.

Так вот то самое MOX-топливо (MOX — mixed-oxide fuel. — Прим. ред.), которое сейчас загрузили в реактор БН-800, — это как раз то самое новое топливо, сделанное из смеси оксидов урана и плутония. Плутония, полученного при переработке отработанного топлива других реакторов. И урана, в котором есть почти лишь один изотоп урана-238 (ведь 235-й тут не нужен), так называемого обедненного урана, побочного продукта обогащения — тех самых урановых «хвостов», вокруг которых было столько шума последние три месяца. Запасов этого обедненного урана в форме гексафторида в России накоплено около 800 тысяч тонн, и критики обращения с ним говорят, что никаких перспектив его использования нет, поэтому его надо учитывать как радиоактивный отход и запретить его ввоз.

Но вот эти самые «хвосты» начали использовать и загрузили в реактор. Опытные партии были и раньше, но сейчас, с запуском завода по производству MOX-топлива на Горно-химическом комбинате под Красноярском, топливо поставляется уже серийно. Пока загружена небольшая партия из 18 топливных сборок (всего их в реакторе около 500), но в следующем году все топливо будет заменено на MOX. Да, запасов обедненного урана у нас гораздо больше, чем нужно одному реактору, но если мы хотим сократить выбросы парниковых газов и уменьшить свое влияние на изменение климата, то в помощь возобновляемым источникам придется развивать и устойчивую к переменам погоды атомную энергетику. И с реакторами на быстрых нейтронах ограничений по топливу для нее практически не будет в перспективе сотен и тысяч лет.

Ну, если мы сможем побороть вирусы, конечно…

Дмитрий Горчаков ранее подробно объяснял, чем нам грозят новые поставки урановых «хвостов» и почему экологи неправы на их счет. Еще один ученый Андрей Ожаровский выражал другую точку зрения. Активисты даже пытались остановить поезд, который везет опасный, по их мнению, груз. Уральцы также выходили на одиночные пикеты против ввоза урана.