Ядерное топливо - материал, используемый в ядерных реакторах для проведения управляемой цепной реакции. Оно чрезвычайно энергоемко и небезопасно для человека, что накладывает ряд ограничений на его использование. Сегодня мы с вами узнаем, что собой представляет топливо ядерного реактора, как оно классифицируется и производится, где применяется.
Во время цепной ядерной реакции, ядро делится на две части, которые называют осколками деления. Одновременно с этим выделяется несколько (2-3) нейтронов, которые впоследствии вызывают деление следующих ядер. Процесс происходит при попадании нейтрона в ядро исходного вещества. Осколки деления имеют большую кинетическую энергию. Их торможение в веществе сопровождается выделением огромного количества тепла.
Осколки деления, вместе с продуктами их распада, называют продуктами деления. Ядра, которые делятся нейтронами любой энергии, называют ядерным горючим. Как правило, они представляют собой вещества с нечетным количеством атомов. Некоторые ядра делятся сугубо нейтронами, энергия которых выше определенного порогового значения. Это преимущественно элементы с четным числом атомов. Такие ядра называют сырьевым материалом, так как в момент захвата нейтрона пороговым ядром образуются ядра горючего. Комбинация горючего и сырьевого материала называется тем самым ядерным топливом.
Ядерное топливо делится на два класса:
С точки зрения химического состава, бывают такие виды ядерного топлива:
Топливо для ядерных реакторов используется в виде таблеток небольшого размера. Они помещаются в герметично-закрытые тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), которые, в свою очередь, по несколько сотен объединяются в тепловыделяющие сборки (ТВС). К ядерному топливу предъявляются высокие требования по совместимости с оболочками ТВЭЛов. Оно должно иметь достаточную температуру плавления и испарения, хорошую теплопроводность и не сильно увеличиваться в объеме при нейтронном облучении. Также во внимание берется технологичность производства.
На атомные электростанции и другие ядерные установки топливо приходит в виде ТВС. Они могут загружаться в реактор как во время его работы (на место выгоревших ТВС), так и во время ремонтной кампании. В последнем случае тепловыделяющие сборки меняют крупными группами. При этом лишь третья часть топлива заменяется полностью. Наиболее выгоревшие сборки выгружаются из центральной части реактора, а на их место ставятся частично выгоревшие сборки, которые ранее находились в менее активных областях. Следовательно, на место последних устанавливаются новые ТВС. Эта нехитрая схема перестановки считается традиционной и имеет ряд преимуществ, главным из которых является обеспечение равномерного энерговыделения. Конечно же, это условная схема, которая дает лишь общие представления о процессе.
После изъятия отработанного ядерного топлива из активной зоны реактора, его отправляют в бассейн выдержки, который, как правило, находится неподалеку. Дело в том, что в отработанных ТВС содержится огромное количество осколков деления урана. После выгрузки из реактора каждый ТВЭЛ содержит порядка 300 тысяч Кюри радиоактивных веществ, выделяющих 100 кВт/час энергии. За счет нее топливо саморазогревается и становится высокорадиоактивным.
Температура недавно выгруженного топлива может достигать 300°С. Поэтому его выдерживают на протяжении 3-4 лет под слоем воды, температура которой поддерживается в установленном диапазоне. По мере хранения под водой, радиоактивность топлива и мощность его остаточных выделений падает. Примерно через три года саморазогрев ТВС доходит уже до 50-60°С. Тогда топливо извлекают из бассейнов и отправляют на переработку или захоронение.
Металлический уран используется в качестве топлива для ядерных реакторов относительно редко. Когда вещество достигает температуры 660°С, происходит фазовый переход, сопровождающийся изменением его структуры. Попросту говоря, уран увеличивается в объеме, что может привести к разрушению ТВЭЛа. В случае длительного облучения при температуре 200-500°С вещество подвергается радиационному росту. Суть этого явления заключается в удлинении облученного уранового стержня в 2-3 раза.
Применение металлического урана при температуре более 500°С затрудняется из-за его распухания. После деления ядра образуется два осколка, суммарный объем которых превышает объем того самого ядра. Часть осколков деления представлена атомами газов (ксенон, криптон и др.). Газ накапливается в порах урана и формирует внутреннее давление, которое растет по мере увеличения температуры. За счет увеличения объема атомов и повышения давления газов ядерное топливо начинает распухать. Таким образом, под этим подразумевается относительное изменение объема, связанное с делением ядер.
Сила распухания зависит от температуры ТВЭЛов и выгорания. С увеличением выгорания, возрастает количество осколков деления, а с увеличение температуры и выгорания - внутреннее давление газов. Если топливо обладает более высокими механическими качествами, то оно менее подвержено распуханию. Металлический уран к таким материалам не относится. Поэтому его применение в качестве топлива для ядерных реакторов ограничивает глубину выгорания, являющуюся одной из главных характеристик такого топлива.
Механические свойства урана и его радиационная стойкость улучшаются путем легирования материала. Это процесс предполагает добавление к нему алюминия, молибдена и других металлов. Благодаря легирующим добавкам, число нейтронов деления, необходимое на один захват, снижается. Поэтому для этих целей используются материалы, которые слабо поглощают нейтроны.
Хорошим ядерным топливом считаются некоторые тугоплавкие соединения урана: карбиды, окислы и интерметаллические соединения. Наиболее распространенным из них является диоксид урана (керамика). Его температура плавления составляет 2800°С, а плотность - 10,2 г/см 3 .
Так как у этого материала нет фазовых переходов, он менее подвержен распуханию, нежели сплавы урана. Благодаря этой особенности температуру выгорания можно повысить на несколько процентов. На высоких температурах керамика не взаимодействует с ниобием, цирконием, нержавеющей сталью и прочими материалами. Ее главный недостаток заключается в низкой теплопроводности - 4,5 кДж (м*К), ограничивающей удельную мощность реактора. Кроме того, горячая керамика склонна к растрескиванию.
Плутоний считается низкоплавким металлом. Он плавится при температуре 640°С. Из-за плохих пластических свойств он практически не поддается механической обработке. Токсичность вещества усложняет технологию изготовления ТВЭЛов. В атомной промышленности неоднократно предпринимались попытки использования плутония и его соединений, однако они не увенчались успехом. Использовать топливо для атомных электростанций, содержащее плутоний, нецелесообразно из-за примерно 2-кратного уменьшения периода разгона, на что не рассчитаны стандартные системы управления реакторами.
Для изготовления ядерного топлива, как правило, используют диоксид плутония, сплавы плутония с минералами, а также смесь карбидов плутония с карбидами урана. Высокими механическими свойствами и теплопроводностью обладают дисперсионные топлива, в которые частицы соединений урана и плутония размещаются в металлической матрице из молибдена, алюминия, нержавеющей стали и прочих металлов. От материала матрицы зависит радиационная стойкость и теплопроводность дисперсионного топлива. К примеру, на первой АЭС дисперсионное топливо состояло из частиц уранового сплава с 9% молибдена, которые были залиты молибденом.
Что касается ториевого топлива, то оно на сегодня не используется в силу трудностей производства и переработки ТВЭЛов.
Значительные объемы основного сырья для ядерного топлива - урана сконцентрированы в нескольких странах: Россия, США, Франция, Канада и ЮАР. Его залежи, как правило, находятся около золота и меди, поэтому все эти материалы добывают одновременно.
Здоровье людей, работающих на разработках, подвержено большой опасности. Дело в том, что уран является токсичным материалом, и газы, выделяющиеся в процессе его добычи, могут вызывать рак. И это притом, что в руде содержится не более 1% этого вещества.
Производство ядерного топлива из урановой руды включает в себя такие стадии, как:
Во время работы ядерного реактора топливо не может полностью выгорать, поэтому воспроизводятся свободные изотопы. В этой связи отработанные ТВЭЛЫ подлежат регенерации с целью повторного использования.
На сегодня эту задачу решают путем пьюрекс-процесса, состоящего из таких этапов, как:
После этого полученный диоксид плутония идет на производство новых сердечников, а уран - на обогащение или также изготовление сердечников. Переработка ядерного топлива является сложным и дорогостоящим процессом. Ее стоимость оказывает существенное влияние на экономическую целесообразность использования атомных электростанций. То же самое можно сказать и про захоронение отходов ядерного топлива, не пригодных к регенерации.
Хранение облученного ядерного топлива - сложный процесс, требующий повышенных мер безопасности. На Горно-химическом комбинате в г. Железногорск (Красноярский край) действуют водоохлаждаемое и сухое хранилища ОЯТ. Комбинат развивает технологии переработки отработавшего топлива, что поможет Росатому двигаться в сторону замыкания ядерного топливного цикла.
Судьба ОЯТ может складываться по-разному. В большинстве стран ядерное топливо, отработавшее положенный срок в реакторе АЭС, считают радиоактивными отходами и отправляют в могильники или вывозят за рубеж. Сторонники такого подхода (среди них, например, США, Канада, Финляндия) придерживаются мнения, что на планете достаточно запасов урановой руды, чтобы осваивать дорогостоящий, сложный и потенциально опасный процесс переработки ОЯТ. Россия и еще несколько ядерных держав (в том числе Франция, Англия, Индия) развивают технологии переработки облученного топлива и стремятся к тому, чтобы в перспективе полностью замкнуть топливный цикл.
Замкнутый цикл предполагает, что полученное из урановой руды и отработавшее в реакторе топливо будет снова и снова перерабатываться и использоваться на АЭС. В результате ядерная энергетика фактически превратиться в возобновляемый ресурс, снизится количество радиоактивных отходов, а человечество будет обеспечено относительно дешевой энергией на тысячи лет.
Привлекательность переработки ОЯТ объясняется малой глубиной выгорания ядерного топлива в ходе одной кампании: на наиболее распространенных водо-водяных реакторах (ВВЭР) она не превышает 3-5%, на устаревших канальных реакторах большой мощности (РБМК) - всего 2 %, и только на реакторах на быстрых нейтронах (БН) может достигать 20 %, но таких реакторов промышленного масштаба пока всего два в мире (оба в России, на Белоярской АЭС). Таким образом, ОЯТ представляет собой источник ценных компонентов, в том числе изотопов урана и плутония.
Напомним, что на АЭС ядерное топливо поступает в виде тепловыделяющих сборок (ТВС), состоящих из герметичных стержней (тепловыделяющих элементов - ТВЭЛов), наполненных таблетками гексафторида урана.
Тепловыделяющая сборка для ВВЭР состоит из 312 ТВЭЛов, закрепленных на шестигранном каркасе (фото ПАО «НЗХК»)
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) атомных электростанций требует особого обращения. Находясь в реакторе, ТВЭЛы накапливают большое количество продуктов деления, и даже спустя годы после извлечения из активной зоны выделяют тепло: на воздухе стержни разогревается до нескольких сотен градусов. Поэтому по окончании топливной кампании облученные сборки помещают в пристанционные бассейны выдержки. Вода отводит избыточное тепло и защищает персонал АЭС от повышенного уровня радиации.
Спустя три-пять лет ТВС все еще выделяют тепло, но временное отсутствие охлаждения уже не опасно. Атомщики пользуются этим, чтобы вывезти ОЯТ с электростанции в специализированные хранилища. В России отработавшее топливо отправляют на ПО «Маяк» (Челябинская область) и Изотопно-химический завод Горно-химического комбината (Красноярский край). ГХК специализируется на хранении топлива реакторов ВВЭР-1000 и РБМК-1000. На предприятии действуют «мокрое» (водоохлаждаемое) хранилище, построенное в 1985 году, и сухое, поэтапно запущенное в 2011-2015 гг.
«Для транспортировки ОЯТ ВВЭР по железной дороге топливные сборки помещают в ТУК (транспортный упаковочный комплект), сертифицированный по стандартам МАГАТЭ, - рассказывает Игорь Сеелев, директор Изотопно-химического завода ГХК. - Каждый ТУК вмещает 12 сборок. Такой контейнер из нержавеющей стали обеспечивает полную защиту персонала и населения от излучения. Целостность упаковки не нарушится даже в случае тяжелой железнодорожной аварии. Состав с ОЯТ сопровождает сотрудник нашего комбината и вооруженная охрана».
В пути ОЯТ успевает разогреться до 50-80 °С, поэтому прибывший на комбинат ТУК отправляют в узел расхолаживания, где к нему по трубопроводам подается вода со скоростью 1 см/мин - резко менять температуру топлива нельзя. Через 3-5 часов контейнер охлаждается до 30°С. Воду сливают, и переносят ТУК в бассейн глубиной 8 м - для перегрузки. Крышку контейнера открывают прямо под водой. И под водой же переносят каждый ТВС в 20-местный чехол для хранения. Конечно, никаких водолазов на ГХК нет, все операции выполняют с помощью особого крана. Этот же кран перемещает чехол со сборками в отсек хранения.
Освободившийся ТУК отправляют на дезактивацию, после которой его можно без дополнительных предосторожностей перевозить по железной дороге. В год ГХК выполняет более 20 рейсов на атомные станции, по несколько контейнеров в каждом эшелоне.
«Мокрое» хранилище можно было бы принять за гигантский школьный спортзал, если бы не металлические листы на полу. Если приглядеться, можно заметить, что желтые разделительные полосы - это узкие люки. Когда нужно поставить чехол в тот или иной отсек, кран движется по этим полосам как по направляющим, перемещая груз под водой.
Над сборками надежный барьер для излучения - двухметровый слой обессоленной воды. В зале хранилища нормальная радиационная обстановка. Гости даже могут пройтись по крышкам люков и заглянуть в них.
Хранилище спроектировано с учетом проектных и запроектных аварий, то есть устойчиво к невероятным по силе землетрясениям и другим малореальным происшествиям. Для безопасности бассейн хранилища разделен на 20 отсеков. В случае гипотетической течи каждый из этих бетонных модулей можно изолировать от остальных и перенести сборки в неповрежденный отсек. Продуманы пассивные средства поддержания уровня воды для надежного отвода тепла.
В 2011 году, еще до событий на Фукусиме, хранилище расширили и усилили меры безопасности. По итогам реконструкции в 2015 году было получено разрешение на эксплуатацию до 2045 года. Сегодня «мокрое» хранилище принимает тепловыделяющие сборки типа ВВЭР-1000 российского и зарубежного производства. Бассейны позволяют разместить более 15 тысяч ТВС. Вся информация о размещенном ОЯТ фиксируется в электронной базе данных.
«Мы стремимся к тому, чтобы водоохлаждаемое хранилище было лишь промежуточным этапом перед сухим хранением или переработкой. В этом смысле стратегия ГХК и Росатома соответствует общемировому вектору развития, - поясняет Игорь Сеелев. - В 2011 году мы сдали в эксплуатацию первую очередь сухого хранилища ОЯТ РБМК-1000, а в декабре 2015 - завершили строительство всего комплекса. В том же 2015-м на ГХК было запущено производство МОКС-топлива из переработанного ОЯТ. В декабре 2016 года была выполнена первая перегрузка топлива ВВЭР-1000 из «мокрого» хранилища в сухое».
В зале хранения размещаются бетонные модули, а в них - герметичные пеналы с ОЯТ, заполненные азотно-гелиевой смесью. Охлаждает сборки наружный воздух, который самотеком поступает по воздуховодам. При этом не требуется принудительной вентиляции: воздух движется из-за определенного расположение каналов, а отвод тепла происходит за счет конвективного теплообмена. Принцип тот же, что у тяги в камине.
Хранить ОЯТ сухим способом значительно безопаснее и дешевле. В отличие от «мокрого» хранилища здесь нет расходов на водоснабжение и водоподготовку, не нужно организовывать циркуляцию воды. Объект не пострадает при потере электропитания, да и от персонала не требуется никаких действий, кроме собственно загрузки топлива. В этом смысле создание сухой технологии - огромный шаг вперед. Однако полностью отказаться от водоохлаждаемого хранилища нельзя. Из-за повышенного тепловыделения сборки ВВЭР-1000 должны находиться в воде первые 10-15 лет. Только после этого их можно перемещать в сухой зал или отправлять на переработку.
«Принцип организации сухого хранилища очень прост, - говорит Игорь Сеелев, - однако его никто не предложил раньше. Сейчас патент на технологию принадлежит группе российских ученых. И это подходящая тема для экспансии Росатома на международный рынок, потому что технологией сухого хранения интересуются во многих странах. К нам уже приезжали японцы, французы и американцы. Ведутся переговоры о том, чтобы на ГХК привозили ОЯТ с тех АЭС, которые российские атомщики строят за рубежом».
Запуск сухого хранилища был особенно важным для станций с реакторами РБМК. До его создания был риск остановки мощностей Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС из-за переполнения пристанционных хранилищ. Нынешней емкости сухого хранилища ГХК достаточно, чтобы разместить отработанные сборки РБМК всех российских станций. Благодаря меньшему тепловыделению, их сразу направляют в сухом хранилище, минуя «мокрое». Здесь ОЯТ могут находиться на протяжении 100 лет. Возможно, за это время будут созданы экономически привлекательные технологии для его переработки.
Планируется, что строящийся в Железногорске Опытно-демонстрационный центр (ОДЦ) по переработке отработавшего ядерного топлива будет сдан к 2020 году. Первый пусковой комплекс по производству МОКС-топлива (смешанное оксидное уран-плутониевое) выпускает всего 10 сборок в год, поскольку технологии пока отрабатываются и совершенствуются. В будущем мощность завода существенно вырастет. Сегодня на переработку можно отправлять сборки из обоих хранилищ Изотопно-химического завода, но очевидно, что с экономической точки зрения выгоднее начинать с переработки ОЯТ, накопившегося в «мокром» хранилище. Планируется, что в дальнейшем помимо сборок ВВЭР-1000 предприятие сможет перерабатывать ТВС реакторов на быстрых нейтронах, ТВС высокообогащенного урана (ВОУ) и ТВС зарубежного дизайна. На производстве будут получать порошок закиси-окиси урана, смесь оксидов урана, плутония, актинидов и отверждённые продукты деления.
ОДЦ позиционируется как самый современный в мире радиохимический завод поколения 3+ (заводы французской компании Areva имеют поколение 2+). Главная особенность внедряемых на ГХК технологий - отсутствие жидких и меньшее количество твердых радиоактивных отходов при переработке ОЯТ.
МОКС-топливо поставляется на реакторы типа БН Белоярской АЭС. Также Росатом работает над созданием РЕМИКС-топлива, которое после 2030 года, возможно, будет использоваться на реакторах типа ВВЭР. В отличие от МОКС-топлива, где плутоний смешивается с обедненным ураном, РЕМИКС-топливо планируется изготавливать из смеси плутония с обогащенным ураном.
При условии, что в стране будет достаточное количество АЭС с разными типами реакторов, работающих на смешанном топливе, Росатому удастся приблизиться к замыканию ядерного топливного цикла.
Горно-химический комбинат , Федеральное государственное унитарное предприятие, Федеральная ядерная организация (ФГУП ФЯО «ГХК»), предприятие Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», дивизион ЗСЖЦ. Расположено в ЗАТО Железногорск Красноярского края. ФГУП ФЯО «ГХК» является ключевым предприятием Росатома по созданию технологического комплекса замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) на основе инновационных технологий нового поколения.
Первоначально ОЯТ подвергалось переработке исключительно с целью извлечения плутония при производстве ядерного оружия . В настоящее время наработка оружейного плутония практически прекращена. Впоследствии возникла необходимость в переработке топлива энергетических реакторов. Одна из целей переработки топлива энергетических реакторов - повторное использование в качестве энергетического реакторного топлива, в том числе в составе МОХ-топлива или для реализации закрытого топливного цикла (ЗЯТЦ). К 2025 году планируется создать крупномасштабный перерабатывающий радиохимический завод, который предоставит возможность решить проблему как накопленного топлива, так и ОЯТ, выгружаемого из существующих и планируемых к созданию АЭС. На Железногорском ГХК предполагается перерабатывать как в опытно-демонстрационном центре (ОДЦ), так и на крупномасштабном производстве ОЯТ водо-водяных энергетических реакторов ВВЭР-1000 и большую часть отходов реакторов канального типа РБМК-1000. Продукты регенерации будут использоваться в ядерном топливном цикле, уран – в производстве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, плутоний (совместно с нептунием) – для реакторов на быстрых нейтронах, которые обладают нейтронно-физическими свойствами, обеспечивающими возможность эффективного замыкания ЯТЦ. При этом темпы переработки ОЯТ РБМК будут зависеть от востребованности продуктов регенерации (как урана, так и плутония) в ядерном топливном цикле. Подобные подходы легли в основу «Программы создания инфраструктуры и обращения с ОЯТ на 2011-2020 годы и на период до 2030 года», утверждённой в ноябре 2011 года.
В России первым предприятием, способным перерабатывать ОЯТ, считается Производственное Объединение «Маяк» , основанное в 1948 году . Другие крупные радиохимические заводы на территории России это Сибирский химический комбинат и Железногорский горно-химический комбинат . Крупные радиохимические производства действуют в Англии (завод Селлафилд ), во Франции (завод Cogema (англ.) русск. ) ; планируются производства в Японии (Rokkasho, 2010-е), Китае (Lanzhou, 2020), Красноярске-26 (РТ-2 , 2020-е) . США отказались от массовой переработки выгруженного из реакторов топлива и хранят его в специальных хранилищах .
Ядерное топливо чаще всего представляет собой герметичный контейнер из сплава циркония или стали, часто именуемый тепловыделяющим элементом (ТВЭЛ). Уран в них имеет форму небольших таблеток из оксида или (гораздо реже) других термостойких соединений урана, например нитрида урана. При распаде урана образуется множество нестабильных изотопов других химических элементов, в том числе газообразных. Требования безопасности регламентируют герметичность ТВЭЛа весь срок службы, и все эти продукты распада остаются внутри ТВЭЛа. Помимо продуктов распада остаются значительные количества урана-238, небольшие количества невыгоревшего урана-235 и наработанный в реакторе плутоний.
Задача переработки - минимизировать радиационную опасность ОЯТ, безопасно утилизировать неиспользуемые компоненты, выделить полезные вещества и обеспечить их дальнейшее использование. Для этого чаще всего применяются химические методы разделения . Наиболее простыми методами являются переработка в растворах, однако эти методы дают наибольшее количество жидких радиоактивных отходов, поэтому такие методы были популярны только на заре ядерной эры. В настоящее время ищут методы с минимизацией количества отходов, предпочтительно твердых. Их проще утилизировать остекловыванием.
В основе всех современных технологических схем переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) лежат экстракционные процессы, чаще всего так называемый Пьюрекс-процесс (от англ. Pu U Recovery EXtraction ), который заключается в восстановительной реэкстракции плутония из совместного экстракта с ураном и продуктами деления. Конкретные схемы переработки отличаются набором применяемых реагентов, последовательностью отдельных технологических стадий, аппаратурным оформлением.
Плутоний, выделенный при переработке, может быть использован в виде топлива в смеси с оксидом урана . Для топлива после достаточно длительной кампании почти две трети плутония приходится на изотопы Pu-239 и Pu-241 и около трети на Pu-240 , из-за чего он не может быть использован для изготовления надежных и предсказуемых ядерных зарядов (240 изотоп является загрязнителем) .
ЖЖ-пользователь uralochka пишет в своем блоге: Побывать на «Маяке» мне хотелось всегда.
Шутка ли, это место которое является одним из самых наукоемких предприятий России, здесь
был в 1948 году запущен первый атомный реактор в СССР, специалистами ПО «Маяк» был выпущен
плутониевый заряд для первой советской ядерной бомбы. Когда то Озерск назывался
Челябинском-65, Челябинском-40, с 1995 года он стал Озерском. У нас в Трехгорном,
некогда Златоусте-36, городе который также является закрытым, Озерск всегда называли
«Сороковкой», относились с уважением и трепетом.
Это сейчас можно о многом прочитать в официальных источниках, а еще больше в неофициальных,
а было время когда даже примерное расположение и название этих городов хранились в строжайшей
тайне. Помню как мы с моим дедом Яковлевым Евгением Михайловичем, ездили на рыбалку, дак на
вопросы местных - откуда мы, дед всегда отвечал, что из Юрюзани (соседний городок с Трехгорным),
а на въезде в город не было никаких знаков кроме неизменного «кирпича». У деда был один из
лучших друзей, звали его Митрошин Юрий Иванович, я его почему то все детство звал не иначе
как «Ванализ», не знаю почему. Помню, как то я поинтересовался у моей бабушки, а почему,
Ванализ, такой лысый, ведь не единой волосинки? Бабушка, тогда, шепотом объяснила мне,
что Юрий Иванович служил в «сороковке» и ликвидировал последствия большой аварии в 1957,
получил большую дозу радиации, порядком подпортил себе здоровье, и волосы у него больше не растут…
…А теперь спустя много лет я, как фотокорреспондент еду снимать тот самый завод РТ-1 для
агентства «Фото ИТАР-ТАСС». Время меняет все.
Озерск - город режимный, въезд по пропускам, моя анкета больше месяца была на проверке и
вот все готово, можно ехать. Встретили меня сотрудники пресс-службы на КПП, в отличии от
наших тут есть нормальная компьютеризированная система, заезжай с любого КПП, выезжай так
же с любого. После этого мы проехали до административного здания пресс-службы, там я оставил
свою машину, мне посоветовали оставить и мобильный, потому что на территории завода с
мобильными средствами связи находится запрещено. Сказано сделано, едем на РТ-1. На заводе
долго маялись на КПП, как то не сразу нас пропустили со всей моей фототехникой, но вот оно
случилось. Нам дали сурового мужчину с черной кобурой на поясе и в белой одежде. Мы встретились
с администрацией, нам сформировали целую команду провожатых и мы двинули в сан. пропускник.
К сожалению, внешнюю территорию завода, и какие либо охранные комплексы фотографировать
строго запретили, по этому все это время моя камера пролежала в рюкзаке. Вот этот кадр я
снял уже в самом конце, здесь условно начинается «грязная» территория. Разделение это
действительно условно, но соблюдается очень строго, именно это позволяет не растаскивать
радиоактивную грязь по всей окрестности.
Сан. пропускник раздельный, женщины с одного входа, мужчины с другого. Мне мои спутники
показали на шкавчик, сказали снимай все (совсем все), одевай резиновые шлепки, закрывай
шкафчик и двигай вон к тому окошку. Так я и сделал. Стою абсолютно голый, в одной руке у
меня ключ, в другой рюкзак с камерой, а женщина из окошка, которое почему то находится
слишком низко, для такого моего положения интересуется какой у меня размер обуви. Долго
смущаться не пришлось, мне оперативно выдали что то вроде подштанников, легкой рубашки,
комбинезона и обувь. Все белое, чистое и очень приятное на ощупь. Оделся, прицепил к
нагрудному кармашку таблетку дозиметра и почувствовал себя увереннее. Можно выдвигаться.
Ребята меня сразу проинструктировали, что рюкзак на пол не ставить, лишнего не трогать,
фотографировать только то что позволят. Да без проблем - говорю, рюкзак мне еще рано
выкидывать, а проблемы секреты мне тоже не нужны. Вот место где одевается и снимается
грязная обувь. В центре чисто, по краям грязно. Условный порог территории завода.
По территории завода мы перемещались на небольшом автобусе. Внешняя территория без особых
прикрас, блоки цехов связанные галереями для прохода персонала и передачи химии по трубам.
С одной стороны идет большая галерея для забора чистового воздуха из соседнего леса. Это
сделано для того чтобы люди в цехах дышали внешним чистым воздухом. РТ-1 является лишь
одним из семи заводов ПО «Маяк», его назначение прием и переработка отработанного ядерного
топлива (ОЯТ). Это цех с которого все начинается, сюда приходят контейнеры с ОЯТ.
Справа вагон с открытой крышкой. Специалисты отвинчивают верхние винты специальным
оборудованием. После этого из этого помещения все удаляются, закрывается большая дверь
толщиной около полуметра (к сожалению режимщики потребовали снимки с ней удалить).
Дальнейшая работа идет кранами, которые управляются удаленно через камеры. Краны снимают
крышки и извлекают сборки с ОЯТ.
Кранами сборки переносятся вот в эти люки. Обратите внимание на кресты, они нарисованы,
чтобы проще было позиционировать положение крана. Под люками сборки погружаются в
жидкость - конденсат (попросту говоря в дистиллированную воду). После этого сборки на
тележках перемещаются в соседний бассейн, который является временным складом.
Не знаю точно как это называется, но суть понятна - простое приспособление, чтобы не
перетаскивать радиоактивную пыль из одного помещения в другое.
Слева, та самая дверь.
А это то самое смежное помещение. Под ногами сотрудников находится бассейн, с глубиной от 3,5 до 14
метров заполненный конденсатом. ? Еще там видны два блока с Белоярской АЭС, длина их 14 метров.
Называются АМБ - «Атом мирный большой».
Когда смотришь между металлических плит, видишь примерно вот такую картину. Под конденсатом
виднеется сборка топливных элементов от судоходного реактора.
А вот эти сборки только пришли с АЭС. Когда выключили свет, они светились бледно синим свечением.
Очень впечатляюще. Это Черенковское свечение, о сути этого физического явления можно почитать в википедии.
Общий вид цеха.
Идем дальше. Переходы между отделами по коридорам с тусклым желтым светом. Под ногами достаточно
специфичное покрытие, закатанное на все углы. Люди в белом. В общем я как то сразу «Черную Мессу»
вспомнил))). Кстати, про покрытие, очень разумное решение, с одной стороны так удобнее мыть,
ничего нигде не застрянет, и самое главное, в случае любой утечки или аварии, грязный пол можно
легко демонтировать.
Как мне пояснили дальнейшие операции с ОЯТ идут в закрытых помещениях в автоматическом режиме.
Всем процессом, когда то управляли вот с этих пультов, а сейчас все происходит с трех терминалов.
Каждый из них работает на своем автономном сервере, все функции дублируются. В случае отказа всех
терминалов оператор сможет завершить процессы с пульта.
Вкратце о том что происходит с ОЯТ. Сборки разбираются, начинка извлекается, распиливается на
части и помещается в растворитель (азотная кислота), после этого растворенное отработанное топливо
проходит целый комплекс химических преобразований, от туда извлекается уран, плутоний, нептуний.
Не растворимые части, которые не подлежат переработки прессуются и остекленяются. И хранятся на
территории завода под постоянным наблюдением. На выходе после всех этих процессов формируется
готовые сборки уже «заряженные» свежим топливом, которое производят здесь же. Таким образом Маяк
осуществляет полный цикл по работе с ядерным топливом.
Отдел по работе с плутонием.
От активных элементов оператора защищает восемь слоев освинцованного 50 мм стекла. Манипулятор
связан исключительно электрическими связями, никаких «дырок» соединяющих с внутренним отсеком нет.
Мы переместились в цех, который занимается отгрузкой готовой продукции.
Желтый контейнер предназначен для перевозки готовых топливных сборок. На переднем плане крышки от контейнеров.
Внутренности контейнера, сюда по видимому, монтируются твэлы.
Крановщик, управляет краном с любого удобного ему места.
По бокам цельнонержавеющие контейнеры. Как мне объяснили таких всего 16 в мире.
Ядерные отходы и отходы ядерного топлива – два абсолютно разных понятия. Утилизация того и другого происходит различными способами. Следует отметить, что проблема утилизации отходов ядерного топлива остро не стоит, так как сегодня есть механизмы их переработки с целью дальнейшего использования.
Это – тепловыделяющие элементы. В них есть остатки ядерного топлива и другие составляющие. Промышленные предприятия перерабатывают субстанцию, применяя специальные механизмы. В результате, отходы превращаются снова в полноценное топливо, применяемое для обслуживания атомных установок любого типа (АЭС, подводные лодки, промышленность).
Совершенно иная картина с ядерными отходами. Сегодня не существует механизма их переработки. По сути, возможна только утилизация. А вот этот процесс уже имеет нюансы, которые до сих пор человечеству решить не удалось.
Есть несколько видов таких отходов:
Каждый вид отходов проходит утилизацию по-своему. Так, твердые сжигаются, затем пепел смешивают с цементом. Полученные плиты хранят в специальных хранилищах. Жидкие выпаривают, упаковывают в предназначенную для этого тару и закапывают в землю. Процесс утилизации элементных составляющих ядерных установок происходит намного сложнее.
Получается, что отходы ядерного топлива намного полезнее для человечества? Именно так. Есть масса областей жизнедеятельности человека, где переработанные отходы используются. Это:
Во всем мире существует запрет на ввоз в страну ядерных отходов. Однако, учитывая процесс их утилизации, возникает закономерный вопрос: где хранить контейнеры с ними? Ведь требуются действительно большие по площади участки земли, которые можно использовать в качестве «кладбища» для отходов ядерной промышленности.
Несмотря на имеющиеся запреты, многие страны «третьего мира» соглашаются выделять собственную землю под захоронения контейнеров с отходами. Естественно, не безвозмездно. Пока такая лояльность спасает ситуацию, но что будет дальше, когда эти участки просто будут заполнены до отказа?
Невероятно, но решения этой проблемы нет до сих пор. Ученые ни одной страны пока не нашли возможностей для другой утилизации отходов, что крайне настораживает и беспокоит человечество. Впрочем, современные люди относятся к этой проблематике приблизительно так: «на мой век хватит, а дальше – не моя забота». Совершенно недальновидно и опрометчиво, однако на данный момент нет никаких инструментов, чтобы изменить положение дел с утилизацией и переработкой ядерных отходов.
Хотя утилизация ядерного топлива не слишком озадачивает человечество, есть другой вопрос: как надежно и безопасно хранить отходы? Отработанная субстанция подлежит «восстановлению», однако, прежде чем это случится, отходы следует где-то хранить, есть необходимость их транспортировки. Все эти процессы сопряжены с реальной угрозой для окружающей среды и, конечно, человека.
В 1998 году российскими власть держателями был инициирован закон о разрешении ввоза в страну отходов ядерного топлива из зарубежных стран. Сподвигло на принятие такого решения депутатов возможность получать отработанное топливо для дальнейшей его переработки в России и эксплуатации. Естественно, стоимость сырья являлась бы для бюджета РФ очень выгодной. По некоторым расчетам, получение отходов таким способом намного дешевле, чем собственное производство ядерного топлива.
Тогда закон принят не был, но до сих пор ведутся активные обсуждения целесообразности его принятия. С одной стороны, это экономически выгодно для страны. С другой – требуется организация и оборудование надежных хранилищ, а также грамотный подход к процессам транспортировки. Это – единственные «ограничители», которые не позволяют решиться на такой шаг. Все мощности для переработки отработанного ядерного топлива в стране имеются.
На данные момент принятие решения по этому вопросу откладывается. Впрочем, это можно считать положительной динамикой. Ибо радует, что властители, все же, задумываются не только о выгодности такого предприятия, но и возможных негативных последствий для населения России.
