Стивен Котлер - Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас

Ученые классифицируют ядерные реакторы по поколениям. Первое поколение – это реакторы, построенные в 1950–60-е годы. Реакторы второго поколения появились в 70-е годы, и в настоящее время ими оснащены все американские АЭС; наибольшую долю среди них составляют легководные тепловые реакторы, работающие на топливе, состоящем на 3 процента из делящегося урана-235 и на 97 процентов из воспроизводящего урана-238.

Разница между этими двумя изотопами урана – в степени их стабильности. Принцип работы любого реактора заключается в бомбардировке тяжелых металлов нейтронами. Когда нейтрон попадает в ядро урана-235, оно расщепляется, выделяя энергию и высвобождая новые нейтроны. Уран-238 отличается тем, что в одних случаях ядро тоже расщепляется, а в других захватывает нейтрон и превращается в плутоний-239, ядро которого при дальнейшем расщеплении выделяет больше энергии.

В современных реакторах продолжительность ядерного топливного цикла составляет три года. К концу цикла в реакторе остается менее 1 процента урана-235 и больше половины энергии вырабатывается за счет расщепления ядер плутония. Отработавшее ядерное топливо, таким образом, состоит из трех компонентов. Около 5 процентов отходов составляют более легкие элементы, сохраняющие радиоактивные свойства около 300 лет. Львиная доля – 94 процента – приходится на уран, по своим свойствам мало чем отличающийся от того сырьевого урана, что добывают из земли. Но оставшийся 1 процент приходится на смесь изотопов плутония, приправленную америцием, которая остается «горячей» десятки тысяч лет и требует чрезвычайно надежных мест захоронения (типа строящегося хранилища «Юкка-Маунтин»).

По этой причине в 1976 году британская Королевская комиссия по вопросам загрязнения окружающей среды объявила «морально неприемлемым» поддерживать развитие атомной энергетики, не продемонстрировав одновременно возможности безопасного изолирования радиоактивных отходов. С тех пор в настроениях общественности мало что изменилось. Но на самом деле отходов этих совсем не так много, как нам пытаются внушить. «Все отработавшее топливо из энергетических реакторов и других источников, накопившееся в США за 50 лет существования ядерной энергетики, по своему объему так мало, что, если разложить его на торговой площади гипермаркета Walmart, толщина слоя составила бы девять футов, – говорит Кревенс. – Годовой объем отработавшего топлива из одного реактора легко уместится в кузов стандартного грузовика».

Куда же все-таки девать эти отходы? Многие предлагают последовать примеру Франции и отправлять отходы АЭС на переработку. Если в Америке (как и в Швеции, Финляндии, Испании и ЮАР) применяется открытый, или однократный, топливный цикл, то есть сырье используется только раз, то во Франции содержащийся в отработавшем топливе плутоний очищают, окисляют, затем смешивают со свежей порцией урана и полученное МОХ-топливо используют для нового цикла (эту технологию называют PUREX-процессом). Америка в свое время тоже собиралась пойти этим путем, но в 1976 году Индия, используя примерно такую же технологию переработки ядерных отходов, создала ядерное оружие, и многих такая перспектива напугала, в том числе тогдашнего президента США Джимми Картера.

В 1977 году Картер издал распоряжение, согласно которому всякие разработки методов переработки ядерных отходов на территории США должны быть прекращены. Цель его была благая – подать миру пример в борьбе с распространением ядерного оружия, однако мир этому примеру не последовал. Поэтому в 1981 году Рейган снял запрет, но денег на возобновление исследований не выдал. Реально исследования возобновились лишь в 1999 году, когда министерство энергетики, наконец, изменило свою политику и нашло подрядчиков на строительство перерабатывающего завода в Южной Каролине. Когда этот завод откроется, сказать не может никто. И пока это не произошло, 55 тысяч тонн радиоактивных отходов ждут своего часа в специальных хранилищах.

Поскольку PUREX-процесс вызывает беспокойство в связи с возможным распространением ядерного оружия, возможно, такая технология переработки является не самым лучшим решением проблемы отходов. Но дело не только в названной угрозе; дело еще и в низкой эффективности этой технологии. Однократный цикл использует потенциальную энергию уранового топлива лишь на 5 процентов. Последующая переработка плутония позволяет повысить эту цифру до 6 процентов, но все равно получается, что 94 процента потенциальной энергии ядерного топлива остаются невостребованными, а поскольку запасы урана отнюдь не безграничны и добыча урановой руды с экологической точки зрения отнюдь не безупречна, было бы очень неплохо научиться использовать этот потенциал.