Излишки оружейного урана и плутония для военных нужд США и России предоставляются для использования в качестве гражданского топлива.
Уран оружейного качества имеет высокое обогащение до более 90% по U-235 (делящийся изотоп). Плутоний оружейного качества содержит более 93% Pu-239 и может использоваться, как плутоний реакторного качества, в топливе для производства электроэнергии. Высокообогащенный уран из запасов оружия вытеснял около 8850 тонн производимого U3O8 из шахт каждый год и до 2013 года удовлетворял от 13% до 19% мировых потребностей в реакторах.
Более пяти десятилетий озабоченность была сосредоточена на возможности того, что уран, предназначенный для коммерческой ядерной энергетики, может быть перенаправлен для использования в оружии. Это сменилось акцентом на роли военного урана как основного источника топлива для коммерческой ядерной энергетики.
С 1987 года Соединенные Штаты и страны бывшего СССР подписали серию договоров о разоружении, направленных на сокращение ядерных арсеналов примерно на 80%.
Ядерные материалы, объявленные США и Россией избыточными для военных нужд, были переработаны в топливо для коммерческих ядерных реакторов. Это продолжается. С распадом Советского Союза появилась уникальная возможность использовать материалы военного оружия для производства электроэнергии. Соглашение 1993 г. касалось в основном компонента обогащения этого материала, но оставило нерешенным вопрос о кормах из шахт, а соглашение 1999 г. касалось того, что происходило с сырьевым материалом.
Основным материалом оружия является высокообогащенный уран (ВОУ), содержащий не менее 20% урана-235 (U-235) и обычно около 90% U-235. ВОУ может быть смешан с ураном, содержащим низкие уровни U-235, для производства низкообогащенного урана (НОУ), менее 5% U-235, топлива для энергетических реакторов. Он смешан с обедненным ураном (в основном U-238), природным ураном (0,7% U-235) или частично обогащенным ураном.
Высокообогащенный уран в американском и российском оружии и других военных запасах составляет около 1500 тонн *, что примерно в семь раз превышает мировую добычу рудников.
* по данным TradeTech: Россия 720 т +/- 120 т, США 600 т.
Мировые запасы оружейного плутония, как сообщается, составляют около 260 тонн, что при использовании в смешанном оксидном топливе в обычных реакторах было бы эквивалентно мировому производству урана, которое составляет немногим более одного года. Военный плутоний может смешиваться с оксидом урана с образованием смешанного оксидного (МОКС) топлива.
После сжигания НОУ или МОКС-топлива в энергетических реакторах отработанное топливо непригодно для производства оружия. Российская сделка с ВОУ - мегатонны в мегаватты.
Обязательства США и России превратить ядерное оружие в топливо для производства электроэнергии было известно как программа «Мегатонны в мегаватты».
Излишки оружейного ВОУ, полученные в результате различных соглашений о разоружении, привели в 1993 году к соглашению между правительствами США и России. В соответствии с этим Россия преобразовала бы 500 тонн ВОУ из боеголовок и военных запасов (что эквивалентно примерно 20 000 бомб) в НОУ, которое США закупили бы для использования в гражданских ядерных реакторах. В 1994 году между американской обогатительной корпорацией (ныне USEC Inc.) и российским Техснабэкспортом (Tenex) в качестве исполнительных агентов правительств США и России был подписан имплементационный контракт на сумму 13 миллиардов долларов. USEC закупала 500 тонн ВОУ оружейного качества в течение 20 лет до 2013 г., со скоростью до 30 тонн/год с 1999 г.* Затем USEC продала НОУ своим потребителям в качестве топлива. Уровни обогащения НОУ, указанные в соглашении, составляли 3,6%, 4,0%, 4,4% и 4,95%, хотя подразумевается, что 4,4% были типичными и, возможно, использовались в более поздние годы действия соглашения.
* Металл ВОУ сначала удаляется с боеголовки, рубится, окисляется и фторируется. Полученный высокообогащенный гексафторид урана затем смешивается в газовом потоке со слегка обогащенным ураном с образованием НОУ, пригодного для промышленных ядерных реакторов. НОУ переносится в транспортировочные баллоны и отправляется в пункт сбора в Санкт-Петербурге. USEC получала материал и отправляла его в США, где он был включен в запасы USEC для доставки клиентам.
По сути, это была сделка по обогащению на общую сумму около 90 миллионов ЕРР. Около 150 000 т природного урана было обменено на НОУ, из которых 112 000 т было продано на рынке в соответствии с соглашением о поставках от 1999 г., а 38 000 т отправлено в Россию. Это эквивалентно в среднем 8850 т/год U3O8 из шахт за 20 лет. В последние годы он обеспечивал около 13% мирового спроса на уран. В целом, в результате смешивания 500 тонн российского ВОУ было получено около 14 446 тонн НОУ за 20 лет. Это эквивалентно примерно 150 000 тонн природного U (177 000 т U3O8), что примерно в 2,5 раза превышает годовой мировой спрос.
В 1999 г. было подписано дополнительное соглашение о том, что должно происходить с урановым сырьем с рудников, в соответствии с которым покупателям поставлялся смешанный НОУ. Последняя из 500 тонн ВОУ была переработана в августе 2013 года на российском электрохимическом заводе (ЭХЗ) в Зеленогорске и отгружена в ноябре. Другими предприятиями, участвовавшими в проекте, были Уральский электрохимический комбинат в Новоуральске, Сибирский химический комбинат в Северске, Ангарский электролизно-химический комбинат и ПО «Маяк» в Озерске. Вся сделка эквивалентна 20 000 ядерных боеголовок и 89 миллионам ЕРР. По данным Tenex, общая выручка составила 17 миллиардов долларов США, включая выручку от курсовой разницы и стоимость компонента природного урана. У России есть другой ВОУ военного назначения, который она может смешать для собственного использования, используя просто обедненный уран (что дает удовлетворительный уровень НОУ для использования в российских реакторах). Утилизация ВОУ США. Со своей стороны, правительство США первоначально заявило, что немногим более 174 тонн ВОУ (различного обогащения) являются излишками из военных запасов. Из них USEC приняла 14,2 тонны в форме гексафторида урана (UF6), содержащего около 75% U-235, и 50 тонн в виде оксида урана или металла, содержащего около 40% U-235. Разбавление UF6 было завершено в 1998 году с получением 387 тонн НОУ. К сентябрю 2001 года было переработано около 13,5 тонны оксида или металла ВОУ с получением 140,3 тонны НОУ. В 2004 году Комиссия по ядерному регулированию выдала лицензию на разбавление 33 тонн ВОУ компанией Nuclear Fuel Services в Теннесси, а в 2005 году была произведена первая поставка на электростанцию TVA.
Национальное управление ядерной безопасности Министерства энергетики США (NNSA) *в 2005 году объявило о планах удалить еще 200 тонн ВОУ из военных запасов. Из них 160 тонн было оставлено для военно-морских силовых установок, что отсрочило необходимость строительства новой установки по высокому обогащению урана как минимум на 50 лет. Еще 20 тонн было зарезервировано для космических полетов и исследовательских реакторов. Последние 20 тонн должны были быть разбавлены до НОУ для исследовательских реакторов, производства электроэнергии и до 17 тонн, новой инициативы по надежным поставкам топлива.
*Основанное Конгрессом в 2000 году, NNSA - это отдельно организованное агентство в рамках Министерства энергетики США, ответственное за укрепление национальной безопасности за счет применения ядерной науки в военных целях. NNSA поддерживает и повышает безопасность, надежность и эффективность запасов ядерного оружия США без ядерных испытаний; работает над уменьшением глобальной опасности от оружия массового поражения; обеспечивает ВМС США безопасным и эффективным ядерным двигателем; и реагирует на ядерные и радиологические аварийные ситуации в США и за рубежом.
Также в 2005 году NNSA сообщило, что оно выделяет около 40 тонн ВОУ, не отвечающего техническим требованиям (с повышенным содержанием U-236), для программы смешанного низкообогащенного урана (BLEU). Этот материал будет использоваться TVA. В 2008 году NNSA вело переговоры с TVA о выпуске еще 21 тонны ВОУ в рамках программы, что даст около 250 тонн НОУ, часть из которых может быть продана другим предприятиям.
В середине 2007 года NNSA заключило контракты с Nuclear Fuel Services и Wesdyne International на разбавление 17,4 тонны ВОУ из демонтированных боеголовок для включения в новый международный резерв топлива. Компания NFS разбавила материал в Теннесси и к началу 2012 года произвела около 290 тонн НОУ (4,95% U-235). Wesdyne, генеральный подрядчик, затем хранит 230 тонн НОУ на заводе по изготовлению топлива Westinghouse в Южной Каролине для американской программы гарантированных поставок топлива (AFS). Для продажи на рынке в течение трех-четырех лет потребуется около 60 тонн в качестве оплаты натурой. Эта первая партия НОУ будет доступна для использования в гражданских реакторах странами, имеющими хорошую репутацию в Международном агентстве по атомной энергии, которые имеют хорошую репутацию в области нераспространения и не внедряют технологии обогащения и переработки урана. Теперь он будет доступен и для коммунальных предприятий. Топливо стоимостью около 500 миллионов долларов будет продаваться по текущей рыночной цене.
В июне 2009 года NNSA заключило еще один контракт (209 миллионов долларов) с NFS и Wesdyne на 12,1 тонны ВОУ, из которого к 2012 году будет получено около 220 тонн НОУ. Эта вторая партия НОУ должна обеспечить гарантии поставок топлива для коммунальных предприятий, которые участвуют в смешанной программе Министерства энергетики - программа оксидного топлива с использованием излишков плутония из оружия США. Схема AFS согласуется с международными соображениями по ограничению распространения технологии обогащения в странах, не имеющих хорошо отработанных ядерных топливных циклов. Россия согласилась присоединиться к этой инициативе.
В краткосрочной перспективе большая часть военного урана США, вероятно, будет разбавлена до 20% по U-235, а затем будет храниться. В таком виде его нельзя использовать для оружия.
Как работает рынок.
Обычно коммунальное предприятие покупает у горнодобывающей компании природный уран как «желтый кек» (U3O8) и конвертирует его в UF6. Затем он поставляет это сырье в USEC, платя им за компонент обогащения. USEC управляет своей энергоемкой обогатительной фабрикой для отделения необходимого количества обогащенного урана (например, с содержанием U-235 от 3,5 до 5,0%, при этом остается много обедненного урана). Затем USEC возвращает обогащенный уран в энергосистему своего реактора.
Для русского материала используется другая, несколько сложная система. Коммунальное предприятие по-прежнему поставляет сырьевой компонент природного урана и платит USEC за компонент обогащения. Но вместо того, чтобы управлять своим заводом, USEC платит россиянам за разбавленный оружейный уран и передает его потребителю в качестве «обогащенного» уранового топлива. Покупатели получают усредненный российский материал с оплатой, как если бы это был их собственный обогащенный уран.
USEC платит России за компонент услуг по обогащению (в основном за энергию) низкообогащенного продукта, который она получает. Это составляет около 5,5 миллионов ЕРР в год. Россия получает право собственности на соответствующее количество «сырья» природного урана, предоставленного USEC ее коммунальными предприятиями для платного обогащения. По соглашению 1999 г. не менее 72% материала продается компаниям Cameco, Areva и Nukem в пропорции 45/45/10, а оставшаяся часть отправляется в Россию для внутреннего потребления. В 2009 году Росатом заявил, что часть поставок природного урана на сегодняшний день на сумму 2,7 миллиарда долларов США была получена в России.
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Торговое соглашение 1999 г. о поставке природного урана для USEC.
После нескольких лет зашедших в тупик переговоров по этому вопросу в начале 1999 года правительства США и России одобрили важное соглашение. Он включал 163 000 тонн природного сырья U3O8, которое должно было быть поставлено в течение оставшихся 15 лет действия американо-российского соглашения по ВОУ.
Cameco, Cogema (теперь Areva) и Nukem подписали коммерческое соглашение с Tenex of Russia, давая им «эксклюзивные права на покупку» 118 000 тонн из них (номинально 70%), оставив оставшуюся часть «доступной для Tenex». Одним из важных условий было то, что запасы, каждый из которых составляет около 26 000 тонн U3O8, будут храниться правительствами как России, так и США в течение десяти лет, до 2009 года. Запасы в США уже существовали, Россия в течение следующих нескольких лет пополнялась из всех остатков, не закупленных Tenex или ее партнером, и Россия могла продавать только то, что превышало этот запас.
Новое соглашение не изменило общую ситуацию со спросом и предложением, но сняло некоторые серьезные сомнения относительно того, как материал будет выпущен на рынок.
Соглашение 1993 года значительно снизило объемы работ по разведке урана и цены на уран, которые восстанавливались примерно до 2003 года.
Плутоний и МОКС-топливо.
Разоружение также приведет к образованию около 150-200 тонн оружейного плутония (Pu). Плутоний оружейного качества содержит более 93% делящегося изотопа Pu-239 и может использоваться, как и плутоний реакторного качества, в топливе для производства электроэнергии. Рассмотренные варианты включают: - Иммобилизация с высокоактивными отходами - обращение с плутонием как с отходами, - Использование с оксидом урана в качестве МОКС-топлива для сжигания в существующих реакторах, - Производство тория в качестве топлива для существующих российских реакторов, - Использование в реакторах на быстрых нейтронах.
В 1994 году США объявили, что около половины их запасов военного плутония является избыточным для военных нужд. Это включало некамерный материал, и около 20 тонн его было такого качества, что его было бы невозможно использовать для получения МОКС-топлива. В 2012 году было объявлено, что запасы плутония в США составляют 95,4 тонны по состоянию на 2009 год после того, как некоторые трансурановые отходы, содержащие 4,8 тонны плутония, были захоронены на экспериментальной установке по изоляции отходов (WIPP) в Нью-Мексико. 95,4 т состояли из 81,3 т оружейного качества, 12,7 т топлива и 1,4 т реакторного плутония. С 1944 г. было произведено 103,4 тонны, а еще 8,0 т пришло из промышленности, зарубежных стран и исследовательских реакторов. Примерно 3,4 тонны было использовано в ходе испытаний, 7,8 тонны было выброшено как отходы и 2,8 тонны было удалено иным образом. Запасы оружейного плутония в России неизвестны, но предполагается, что они того же порядка, что и США.
В июне 2000 года США и Россия договорились утилизировать по крайней мере 34 тонны оружейного плутония к 2014 году. США взяли на себя обязательство осуществлять самофинансируемую двойную программу (иммобилизация и МОКС-топливо), в то время как страны Большой семерки должны были предоставить около 2,5 миллиардов долларов на создание российской программы. Последний изначально был ориентирован на использование МОКС-топлива для реакторов ВВЭР, поскольку его высокая стоимость объяснялась тем, что это не было частью политики России в области топливного цикла. США согласились разрешить использование российского плутония в реакторах на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800, и сроки продлились до 2018 года. Однако финансирование G7 не было доступно на этой основе, и Россия финансирует большую часть программы. США внесли 400 миллионов долларов. 68 тонн оружейного плутония в обеих странах эквивалентны примерно 12 000 тонн природного урана.
В 2011 году вступил в силу протокол о внесении изменений в соглашение 2000 года, подтверждающий использование Россией быстрых реакторов и определяющий скорость утилизации оружейного плутония 1,3 т/год в каждой стране с 2018 года. Однако после того, как российский завод по производству МОКС-топлива был построен, Проект США застопорился, Россия в одностороннем порядке аннулировала соглашение в октябре 2016 года. В российский парламент был внесен законопроект с пояснительной запиской о том, что для отмены сделки были как политические, так и технические причины, хотя она могла быть продлена при определенных условиях, связанных с ослабление санкций США. В указе президента говорится, что основной причиной отмены является «возникновение угрозы стратегической стабильности в результате враждебных действий США против России.
Оружейный плутоний, попадающий в гражданский топливный цикл, должен находиться под очень строгим контролем, и для этого необходимы некоторые технические меры. Изготовленное из него МОКС-топливо должно разрушить его, так что Pu-239 не может быть извлечен. Когда стало ясно, что этого можно достичь, США отказались от своих планов по иммобилизации большей части военного плутония*, и это отражено в соглашении с Россией от апреля 2010 года.
*Некоторая информация об иммобилизации содержится в приложении Synroc к информационному бюллетеню по обращению с радиоактивными отходами.
Проекты США.
После анализа состояния окружающей среды и безопасности Комиссия по ядерному регулированию США санкционировала строительство завода по изготовлению МОКС-топлива (MFFF) на территории Министерства энергетики США в Саванна-Ривер в Южной Каролине компанией Duke, Cogema, Stone & Webster. Строительство началось в августе 2007 года компанией Shaw Areva MOX Services. Он мог бы изготовить около 1700 гражданских МОКС-топливных сборок из обедненного урана и не менее 34 тонн оружейного плутония, в отличие от других МОКС-заводов, которые используют свежий реакторный плутоний, содержащий около одной трети неделящихся изотопов плутония. Американские реакторы, использующие МОКС-топливо, должны будут получить для этого лицензию. MFFF предназначен для превращения 3,5 т оружейного плутония в год в около 150 тепловыделяющих сборок MOX, как PWR, так и BWR. Проект включает установку для разборки плутониевых карьеров и конверсии металлического плутония в оксид, что является сложным и задерживает выполнение.
Shaw Areva MOX Services имеет контракт с Национальной администрацией по ядерной безопасности (NNSA), которая будет владеть заводом, который, как предполагалось, будет введен в эксплуатацию с 2016, а затем в 2019 году. Высокая стоимость завода - 3,5 млрд долларов плюс 1,3 млрд долларов на непредвиденные расходы и 183 млн долларов в год на эксплуатацию - оправдано соображениями нераспространения. Годовые затраты будут компенсированы выручкой. *Однако в начале 2014 года проект был исключен из бюджетного запроса Министерства энергетики США для NNSA из-за роста затрат, поэтому его пришлось закрыть при завершении 60%. Это оставит США в невыполнении двустороннего соглашения 2000 года, в то время как Россия выполнит свою сторону.
*Ниже приводится комментарий к этой ситуации в США от д-ра К. Вулфа, бывшего председателя Технической консультативной группы в области разработки плутония Министерства энергетики, чья задача заключалась в предоставлении рекомендаций по технологиям, позволяющим утилизировать избыточный плутоний: Обсуждение с Россией «США часто подчеркивали сложные технологические схемы для иммобилизации плутония в состоянии, устойчивом к распространению. Сюда входили растворы, синтетическая порода, стекло и совместное захоронение с отработавшим ядерным топливом. Русские были поражены. Они не могли поверить в это, мы были готовы взять этот материал, на производство которого мы потратили миллиарды долларов, и просто выбросить его. Не только выбросить, но и потратить много дополнительных денег, чтобы избавиться от него. Русские увидели его таким, какой он был - огромный энергетический ресурс. США в конце концов пришли к такому же выводу и решили преобразовать 34 метрических тонны оружейного плутония в МОКС-топливо, чтобы обеспечить электроэнергией экономику США». (Стандарт Aiken 10/8/09).
В июне 2005 года первые четыре тепловыделяющие сборки со смешанным оксидным топливом, изготовленные из американского военного плутония (плюс обедненный уран), начали вырабатывать электроэнергию на атомной электростанции Катавба-1 компании Duke Power в Южной Каролине на пробной основе. В них содержалось 140 кг оружейного плутония. Плутоний был превращен в 2 тонны таблеток на заводе в Кадраше, а затем из него были изготовлены топливные сборки на заводе Melox во Франции. Это испытание было завершено удовлетворительно.
Министерство энергетики перевезло весь свой избыточный плутоний, не являющийся шахтным оружейным, - по имеющимся данным, 12,8 тонны - в Саванна-Ривер к 2010 году. После того, как материал будет консолидирован там, планы Департамента по его утилизации включают использование трех объектов на площадке Саванна-Ривер: МОКС Завод по производству топлива (MFFF, строится) на 7,8 тонн, существующий завод по переработке H-Canyon, за которым следует предлагаемый новый маломасштабный завод по остекловыванию плутония на остаток в 5,0 тонн. Завод H-Canyon* - последний из таких заводов в США, способных перерабатывать отработанное ВОУ-топливо и аналогичные материалы, которые все еще работают.
*H-Canyon датируется 1955 годом и первоначально извлекал уран, нептуний и плутоний из использованного ВОУ топлива военных и исследовательских реакторов. С 1998 года он регенерирует ВОУ из разложившихся материалов и отработавшего топлива, чтобы перерабатывать его как НОУ. Эта программа продлится до 2019 года.
После того, как в сентябре 2007 года Министерство энергетики добавило 9 тонн плутония из демонтированного оружия в программу МОХ-топлива, что составляет 43,4 тонны излишка для нужд обороны и предназначено для МОКС-топлива, NNSA решило, что завод в Саванна-Ривер может также производить стартерное топливо для усовершенствованных быстрых реакторов в рамках программы усовершенствованного топливного цикла (AFCI).
Между тем США разработали «стандарт на отработанное топливо». Это указывает на то, что плутоний никогда не должен быть более доступным, чем если бы он был включен в отработанное топливо и, таким образом, защищен от помех сильным гамма-излучением. Завод по иммобилизации плутония, если и когда он в конечном итоге будет построен, включит плутоний в разновидность Synroc (искусственная порода) и поместит его небольшие диски в канистры с остеклованными радиоактивными отходами высокого уровня активности. В качестве альтернативы плутоний можно было бы смешать с продуктами деления и остекловать на небольшом заводе, предположительно на площадке Саванна-Ривер.
Хорошо развитые мощности Европы по производству МОКС-топлива позволяют предположить, что оружейный плутоний можно утилизировать относительно быстро. Входящий оружейный плутоний может потребоваться смешать с материалом реакторного качества или с Pu-238, но использование такого МОКС-топлива в качестве 30% топлива в одной трети мировой мощности реактора приведет к удалению около 15 тонн плутония боеголовки в год. Это будет означать утилизация 3000 боеголовок в год для производства 110 миллиардов киловатт-часов электроэнергии.
Около 40 реакторов в Европе имеют лицензии на использование МОКС-топлива, а 30 французских реакторов имеют лицензию на использование его в качестве 30% своего топлива.
Российские проекты.
Россия использует свой плутоний в качестве топлива для реакторов на быстрых нейтронах, таких как БН-600 и БН-800, а затем БРЕСТ в Белоярске. Ранее США настаивали на дублировании планов США по производству МОКС-топлива для обычных реакторов последних моделей, и в связи с этим Россия настаивала на том, чтобы США оплатили все расходы. Но после того, как в 2006 году было объявлено о Глобальном партнерстве в области ядерной энергии с его предложениями по использованию быстрых реакторов, возражения США против российских планов исчезли. 34 тонны плутония, изначально доступного для МОКС-топлива, было бы достаточно для 1350 тепловыделяющих сборок для легководных реакторов, но вместо этого он идет на МОКС-топливо для быстрых реакторов БН-600 и БН-800 - первый с одной третью МОКС-активной зоны и последний с полным ядром MOX и составляет большую часть использования. США согласились внести 400 миллионов долларов США на покрытие расходов, что намного меньше, чем для варианта с МОКС-топливом в реакторах ВВЭР. БН-600 будет работать без воспроизводящей зоны, а БН-800 - с коэффициентом конверсии менее 1.
Небольшой завод по производству гранулированного МОКС-топлива работает на базе ПО «Маяк» в Озерске с 1993 года для топлива БН-600 (40 тепловыделяющих сборок в год) и поставил некоторое количество исходного гранулированного МОКС-топлива для пуска БН-800. В 2015 году в Железногорске начал работу коммерческий завод по производству МОКС-топлива производительностью 60 т/год, эксплуатируемый Горно-химическим комбинатом (ГХК). Он представляет собой первое промышленное использование плутония в гражданском топливном цикле России. Он производит гранулированные топливные сборки из МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах БН-800 и будущих БН-1200. MOX может содержать до 30% плутония. В Научно-исследовательском институте атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде есть небольшой завод по изготовлению МОКС-топлива, производящий виброупакованное топливо, которое легче утилизировать.
Сибирский химический комбинат (СХК) в Северске в сотрудничестве с ТВЭЛ производит опытные партии плотного смешанного нитридного уран-плутониевого топлива (МНУП) для быстрых реакторов, по сути, прототипа топлива для разрабатываемых быстрых реакторов БРЕСТ. В 2015 году началось сжигание испытательной партии топлива MNUP SCC в быстром реакторе БН-600. Реактор БН-800 имеет урановый бланкет, но будет работать как чистый потребитель плутония в течение всего срока реализации проекта утилизации. Ожидается, что вместе два реактора БН будут сжигать 1,5 тонны этого оружейного плутония в год.
США и Россия ранее намеревались продолжить совместную разработку высокотемпературного реактора с газовым охлаждением (GT-MHR) в России, который должен был «создать дополнительные возможности для ускорения утилизации плутония» примерно с 2015 года. Этот план потерпел неудачу.
Соглашение между США и Россией 2000 г. запрещает переработку МОКС-топлива с использованием военного плутония, если плутоний будет выделен, поэтому такая переработка будет либо для получения плутония с ураном, либо с добавлением актинидов. Утверждается, что в России уже есть 40 тонн выделенного реакторного плутония из переработанного топлива.
Планы Великобритании.
В 1998 году в Великобритании находилось примерно 7,6 тонны военного плутония, из которых 3,5 тонны были оружейного качества. Впоследствии 4,4 тонны были объявлены излишками для военных нужд. (В Великобритании также хранится около 100 тонн реакторного плутония, использование которого оценивается.)
Проект торий-плутониевого топлива.
С начала 1990-х годов в России действовала программа разработки торий-уранового топлива, в которой затем был сделан особый упор на использование оружейного плутония в торий-плутониевом топливе. Программа была основана в Курчатовском институте в Москве и включала американскую компанию Lightbridge Corporation (ранее Thorium Power) и финансирование правительства США для разработки топлива для российских реакторов ВВЭР-1000.
В то время как в обычном топливе во всей топливной сборке используется обогащенный оксид урана, новая конструкция имеет съемную центральную часть и устройство бланкета с металлическими топливными стержнями плутоний-цирконий в центре и таблетками из уран-ториевого оксида в обычных топливных стержнях вокруг него*. Th-232 в бланкете захватывает нейтроны, превращаясь в U-233, который является делящимся, как и активная зона Pu-239. Материал бланкета остается в реакторе в течение девяти лет, но центральная часть сжигается только три года (как в обычном ВВЭР). В конструкции затравочных топливных стержней в центральной части использован обширный опыт реакторов ВМФ России.
*Точнее: обычная ТВС ВВЭР-1000 имеет 331 стержень диаметром 9 мм каждый, образующий шестиугольную сборку шириной 235 мм. Здесь центральная часть каждой сборки имеет диаметр 155 мм и удерживает затравочный материал, состоящий из металлического сплава Pu-Zr (Pu составляет около 10% сплава, а изотопно более 90% Pu-239) в виде 108 стержней с перекрученным треугольным сечением 12,75 мм в поперечнике с плакировкой Zr-1% Nb. Докритический бланкет состоит из топливных таблеток из оксида U-Th (1:9 U:Th, U с обогащением почти до 20%) в трубках с оболочкой из 228 Zr-1% Nb диаметром 8,4 мм - четыре слоя вокруг центральной части. Выгорание бланкетного материала составляет 100 ГВт-сут/т. Вместе как одна тепловыделяющая сборка, затравка и бланкет имеют такую же геометрию, как и обычная тепловыделяющая сборка ВВЭР-1000.
Торий-плутониевое топливо обладает четырьмя преимуществами по сравнению с МОКС-топливом: устойчивость к распространению, совместимость с существующими реакторами, которые потребуют минимальной модификации, чтобы его можно было сжигать, и топливо можно производить на существующих заводах в России. Кроме того, в одну тепловыделяющую сборку можно поместить гораздо больше плутония, чем с МОКС-топливом, так что можно утилизировать в три раза больше плутония, чем при использовании МОКС-топлива. Отработанное топливо составляет примерно половину объема МОКС-топлива, и вероятность его извлечения пригодного для использования в оружии материала даже ниже, чем для отработавшего МОКС-топлива, поскольку в нем остается меньше делящегося плутония. Имея в России около 150 тонн оружейного плутония, торий-плутониевый проект не обязательно будет противоречить существующим планам по производству МОКС-топлива и смешанного нитридного топлива. Однако программа, похоже, перестала действовать.
Взято с vk.com/id81978430
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Приветствую тебя гость! Что-бы иметь более широкий доступ на сайте и скачивать файлы, советуем вам зарегистрироваться, или войти на сайт как пользователь это займет менее двух минут.Авторизация на сайте
Ядерные боеголовки как источник ядерного топлива. - Форум о Зоне Отчуждения и о модах игры Stalker
