Российские ученые предложили новый подход к переработке ядерного топлива

Специалисты Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ) РАН предложили новый, комплексный подход к обращению с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), который, по мнению разработчиков, поможет развитию отечественной атомной энергетики, сообщили РИА Новости в министерстве науки и высшего образования РФ.

Вопросы переработки топлива, «отслужившего» свой срок в ядерных реакторах, становятся особенно актуальными в связи с освоением в России технологий замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Речь о том, чтобы «сопрячь» эксплуатацию традиционных энергетических реакторов ВВЭР на тепловых нейтронах с реакторами на быстрых нейтронах. В ЗЯТЦ расширится воспроизводство ядерного «горючего» и существенно увеличится топливная база атомной энергетики, исключающая необходимость добычи природного урана в больших объемах.

Также появится возможность сокращать количество и биологическую опасность радиоактивных отходов, остающихся после переработки отработавшего ОЯТ — самые опасные вещества, так называемые минорные актиниды (америций, кюрий), планируется «выжигать» в реакторах на быстрых нейтронах. Так можно будет, как образно говорят атомщики, «вынуть две ключевые занозы» нынешней атомной энергетики, связанные с ограниченностью запасов природного урана и отложенной проблемой ОЯТ.

Переработка ОЯТ — это ключевой этап, необходимый для замыкания ядерного топливного цикла.

Исследователи ГЕОХИ предложили способы выделения группы так называемых трансплутониевых и редкоземельных элементов из отходов, последующего отделения америция от этой группы для его потенциальной трансмутации («выжигания» в реакторах), а также разработали новые материалы для консервации радионуклидов. Комплексная методика переработки отработавшего топлива, над которой работают ученые, будет востребована в контексте перехода российской атомной энергетики на замкнутый ядерный топливный цикл. «

"Стратегия развития атомной отрасли России — замыкание ядерного топливного цикла в системе двухкомпонентной атомной энергетики, то есть при сбалансированном использовании реакторов на тепловых и быстрых нейтронах. Достичь этой цели возможно только при внедрении технологии переработки отработавшего ядерного топлива, которая будет отличаться эффективностью, радиационной безопасностью и удовлетворительными экономическими показателями", — пояснил заместитель директора по научной работе ГЕОХИ Сергей Винокуров.

По словам ученого, перспективы замкнутого ядерного топливного цикла России связаны не только с регенерацией урана и плутония, но и с глубоким фракционированием образующихся радионуклидов, то есть их разделением на отдельные фракции — например, по периоду их полураспада или по степени их токсичности. Среди других перспективных направлений для развития замкнутого цикла — обращение с радиоактивными отходами путем кондиционирования и включения в твердые устойчивые матрицы (например, в стекло или минералоподобные материалы) для экологически безопасного захоронения.

Исследователи ГЕОХИ разрабатывают технологию переработки отработавшего ядерного топлива 4-го поколения, которая отличается от предшествующих направленностью на значительное сокращение объема радиоактивных отходов для глубинного захоронения.

«Наша задача стоит в оптимизации стадий переработки и создании единой технологической схемы. Отдельные известные и промышленно апробированные решения, на наш взгляд, практически не требуют вмешательства, например, стадии растворения или головной экстракции при использовании хорошо известной в отрасли экстракционной системы. При этом на основании результатов наших работ мы предложили новые способы выделения группы трансплутониевых и редкоземельных элементов из отходов, последующего отделения америция от этой группы для его потенциальной трансмутации, разработали новые материалы для консервации радионуклидов», — рассказал Винокуров.

Комплексная технология переработки ОЯТ, над которой работают исследователи ГЕОХИ, ориентирована на радиохимические заводы нового поколения, однако отдельные разработанные методы могут быть использованы на профильных предприятиях уже сейчас — например, новые фосфатные материалы для захоронения радиоактивных отходов.

По словам ученых, интерес к их разработкам проявила госкорпорация «Росатом». Научный коллектив планирует в скором времени провести опытные испытания предложенных технологических решений.