Александр Константинов - Занимательная радиация. Всё, о чём вы хотели спросить - чем нас пугают, чего мы боимся, чего следует опасаться на самом деле, как снизить риски

Активность облучённого ядерного топлива не идёт в сравнение с активностью свежего урана. Ведь большинство продуктов деления имеют период полураспада от долей секунд до нескольких лет или десятков лет. В любом случае эти цифры в миллионы, миллиарды и триллионы раз меньше периода полураспада урана-238 (4,5 миллиарда лет) и урана-235 (704 миллиона лет). Примерно во столько же раз выше удельная активность продуктов деления. Поэтому активность облучённого топлива – это настоящая, свирепая радиация.

Облучённый материал в руки не возьмёшь. К нему и подходить-то близко нельзя. Увидеть облучённые твэлы без вреда для здоровья можно лишь через толстенный слой специального свинцового стекла либо – многометровый слой воды (а лучше – на экране монитора).

Ну вот, нагнал жути. Можно выдохнуть. Вся эта высокоактивная гадость б ольшую часть времени находится в ядерном реакторе, внутри твэлов, где облучённое топливо изолировано от окружающей среды. При нормальной работе реактора в биосферу поступают мизерные количества искусственных радионуклидов. Обычно выбросы в атмосферу не превышают 8-12 % допустимой нормы [3, 6]. Попросту говоря, через трубу АЭС почти ничего не выходит. А небольшие выбросы хорошо рассеиваются в атмосфере, ведь высота труб АЭС около 150 метров.

Но главные проблемы с радиацией впереди.

Ядерные делящиеся материалы (уран-235 и плутоний, который образуется из урана-238 в результате ядерных реакций) постепенно выгорают – и цепная реакция затухает.

Наступает момент, когда сборки с облучённым топливом (нет, теперь уже – с отработавшим ядерным топливом – ОЯТ) необходимо удалить из реактора. И загрузить вместо них свежие. Операция нечастая – примерно раз в четыре года. Но именно ОЯТ – головная боль ядерной энергетики. В том числе из-за проблем с радиацией.

Ведь содержимое отработавших твэлов можно сравнить с уже взорвавшейся атомной бомбой. Хуже того, ОЯТ содержит больше долгоживущих искусственных радионуклидов, чем продукты взрыва атомной бомбы. Поэтому активность ОЯТ спадает медленнее, чем на следе ядерного взрыва. Сам уран с почти выгоревшим (от 2–5% до 0,8 %) изотопом уран-235 – наиболее безобидная составляющая ОЯТ. Да, по массе в ОЯТ больше всего именно урана, ведь в реакторе его десятки тонн. Но по активности в первое время главное значение имеют короткоживущие изотопы; правда, эта колоссальная активность быстро снижается.

Для уменьшения активности после выгрузки из реактора отработавшие сборки помещают в пристанционное хранилище . Это огромный и глубокий бассейн с чистейшей водой. Здесь ОЯТ выдерживают не менее полугода, а чаще – несколько лет. И затем направляют в централизованное хранилище .

А потом? А дальше у разных стран – разные подходы. Как видно из рис. 16.2, возможны два вида ЯТЦ: открытый и замкнутый.

В отдельных странах (Россия, Франция, Великобритания) предусматривают выделение урана из ОЯТ и его повторное использованиев ядерных реакторах – это и есть замкнутый цикл . Но большинство стран хранитОЯТ ( открытый цикл ), либо передаёт на переработку в другие страны.

В книжках можно прочитать, что российская ядерная энергетика работает по замкнутому циклу. Это не совсем так. Дело в том, что у нас перерабатывается ОЯТ единственного типа реакторов – ВВЭР-440; а это меньшая часть работающих блоков (подробнее – в следующей главе).

И вновь обратим внимание на правую часть рис. 16.2. В открытом цикле ОЯТ направляют на временное хранение либо на окончательное захоронение – как есть, в виде тепловыделяющих сборок.

А замкнутый цикл предусматривает так называемую радиохимическую переработку отработавшего топлива. В результате такой переработки получают регенерированный уран и жидкие высокоактивные отходы (ВАО) . Уран (опять-таки после повышения в нём концентрации делящегося изотопа уран-235) снова используют для изготовления твэлов. А жидкие отходы переводят в твёрдую форму и подвергают окончательному захоронению .

Радиохимическая технология очень сложна: почти все операции проводят дистанционно. Затраты на переработку тонны ОЯТ составляют более миллиона долларов. Даже Соединенные Штаты отказались от радиохимии: американская ядерная энергетика ориентируется на открытый цикл.