УРАЛЬСКИЙ ПРОРЫВ

— В апреле 2021 года госкорпорация «Росатом» и ИВТЭ УрО РАН заключили госконтракт на создание технологии и оборудования для пирохимической переработки ОЯТ реакторов на быстрых нейтронах. Однако исследования в этом направлении в рамках проекта «Прорыв» мы ведем уже почти шесть лет. Сегодня институт выполняет роль научного координатора работ по пирохимии, включенных в федеральный проект «Разработка технологий двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым топливным циклом» комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года». 

Уральских электрохимиков привлекли к созданию новой технологии переработки ОЯТ неслучайно. Исследования фундаментальных свойств расплавленных солей и процессов, протекающих в них, — традиционное направление нашего института. У нас хорошая экспериментальная база, высокие компетенции сотрудников, и в научном плане мы не только не уступаем зарубежным коллегам, работающим в этой области, но и по ряду направлений значительно превосходим. Я имею в виду изучение физико-химических свойств солевых расплавов, кинетику и термодинамику электродных процессов. Что касается технологий и их аппаратурного оформления, то мы уступаем нашим зарубежным партнерам, но это явление временное. В кооперации с ГК «Росатом» у нас есть все возможности стать мировыми лидерами в области пирохимической переработки ОЯТ.

Для нашего института участие в таком крупном проекте, как «Прорыв» очень почетно. Мы осознаем всю ответственность такого участия и постараемся оправдать надежды.

— Атомная отрасль — одна из основных в экономике РФ. Росатом продолжает строить атомные станции в разных странах, обслуживает построенные, готовит специалистов, поставляет ядерное топливо. В создании реакторов на быстрых нейтронах, а именно к такому типу относится реакторная установка БРЕСТ-ОД-300, наша страна продвинулась дальше всех. Исследовательские реакторы на быстрых нейтронах есть в США и во Франции, но промышленные имеются только в России, а именно в городе Заречном Свердловской области, они снабжают электроэнергией промышленность и население региона. Между тем реакторы на быстрых нейтронах гораздо безопаснее и экономичнее обычных. Использование плотного нитридного уран-плутониевого ядерного топлива и свинцового теплоносителя позволяет работать в равновесном топливном режиме, когда ядерное горючее — плутоний — нарабатывается в том же количестве, в каком и сгорает. Наработанный плутоний из ОЯТ идет для изготовления новых партий топлива для БРЕСТа, которое подпитывается только обедненным ураном, — цикл замыкается. Экологическая безопасность при замкнутом топливном цикле в реакторе БРЕСТ достигается благодаря технологиям регенерации и рефабрикации топлива, основанным на очистке ОЯТ от продуктов деления и введении в очищенную смесь обедненного урана. При этом самые опасные радиоактивные вещества — минорные актиниды — в составе регенерированного топлива возвращаются в реактор, где происходит их сжигание.

— Мы разрабатываем пирохимическую технологию (от греческого «пиро» — огонь), где используются реакции, идущие при высоких температурах. Созданием пирохимической технологии переработки ОЯТ активно занимаются и в других «ядерных» странах. Пожалуй, максимально продвинулись в этом вопросе коллеги из Южной Кореи, США и Китая. Топливо из обычных реакторов подвергается гидрометаллургической переработке. Высокообогащенное топливо реакторов на быстрых нейтронах перерабатывать в водных средах нельзя (точнее, это можно делать только после длительной выдержки, в течение 5-7 лет, что экономически невыгодно), поэтому мы предлагаем использовать расплавленные соли — хлориды лития, калия и их смеси. Солевые расплавы очень стойки к радиационному воздействию и позволяют работать с высокоактивным отработавшим ядерным топливом. Прежде всего нужно отделить наиболее радиоактивные продукты деления пирохимическим способом и получить низкоактивное ОЯТ. А далее его можно либо перерабатывать традиционными водными методами, либо весь цикл переработки завершить с помощью пирохимических технологий. 

— Начальный период ее разработки близится к завершению, есть результаты с использованием модельного ядерного топлива, отработаны базовые технологические процессы, изготовлены макеты установок для получения сред требуемой чистоты и основных переделов пиротехнологии. На основе фундаментальных и экспериментальных исследований ученых ИВТЭ УрО РАН принят окончательный вариант схемы пирохимического передела в модуле переработки ОЯТ ОДЭК Сибирского химического комбината. В 2024 году предполагается начать его сооружение. По планам реактор БРЕСТ должен быть запущен в 2026 году.