Мало хто знає, що згідно з даними Управління ядерної енергетики Міністерства енергетики США (DOE) понад 90% потенційної енергії, що міститься в паливних стрижнях під час їх завантаження у промислові ядерні реактори, після п'яти років експлуатації залишається у паливі. Зважаючи на те, що більшість реакторів перезавантажуються кожні 18 або 24 місяці, при цьому приблизно третина стрижнів замінюється при кожному перевантаженні, така інформація змушує задуматися.
У середньому кожен паливний стрижень знаходиться в реакторі від чотирьох з половиною до шести років, тому «відпрацьоване ядерне паливо» містить багато невикористаного ядерного палива. Келсі Адкіссон, фахівець з наукових комунікацій з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії (PNNL), порівняла це з «поїздкою для якої достатньо півгалону, але перед якою автомобіль заправили 10 галонами бензину, а решту палива викинули. І так повторили кілька разів.
Але насправді все ще гірше, тому що атомна промисловість не тільки викидає корисне паливо, а й зберігає високорадіоактивні відходи, що коштує грошей і додає до списку ризиків потенційні проблеми викидів та опромінення. Більше того, незважаючи на те, що в США відпрацьоване ядерне паливо зберігається та утилізується безпечним та відповідальним чином, цей процес може бути більш нешкідливим для навколишнього середовища після рециркуляції корисного палива та скорочення обсягу палива, що потребує поховання.
Складний процес.
У статті, опублікованій на сайті PNNL, Адкісон пояснює, що відокремити придатні для використання компоненти відпрацьованого ядерного палива від непридатних складно. Відпрацьоване ядерне паливо містить приблизно половину елементів, перерахованих у таблиці Менделєєва, тож із цього погляду є з чим працювати. Лікар Грегг Люметта, лаборант і хімік із групи ядерної хімії та інженерії PNNL, вважає, що для зниження ризику поширення «найкраще не виділяти чистий плутоній на жодному з етапів поділу».
Використовуючи іншу аналогію, Адкіссон порівняла поділ відпрацьованого ядерного палива із «спробою розділити готову заправку для салату на оцет та олію». Насправді процес здійснюється шляхом подачі хімічної суспензії до центрифуги, яка «виглядає як величезна коробка для таблеток, у кожному відділенні якої розташований ротор для перемішування». Розчинені інгредієнти перетікають з одного кінця до іншого, змішуючись, центрифугуючись, при цьому різні хімічні компоненти додаються або видаляються. Протягом усього процесу в режимі реального часу проводиться моніторинг, що дозволяє отримати інформацію про коригування, які необхідно вносити для підтримки певного хімічного складу.
Футбольне поле для відпрацьованого палива.
Незважаючи на те, що утилізація відпрацьованого ядерного палива може здатися легким процесом, деякі люди можуть заперечити, що це не варте витрачених зусиль. Зрештою, США щорічно на комерційних атомних електростанціях виробляється лише близько 2000 метричних тонн відпрацьованого ядерного палива. Проте, фахівці нагадують, що в США електроенергія на ядерних станціях генерується з 1950-х років, за цей час було встановлено 133 реактори (включаючи невеликі прототипи та випробувальні установки, які пропрацювали кілька років), які виробили 87 000 метричних тонн відпрацьованого ядерного палива. може розміститися на одному футбольному полі на глибину 10 метрів.
Звичайно, відпрацьоване ядерне паливо не зберігається ні на футбольному полі, ні у федеральному геологічному сховищі, як, можливо, хотіли б деякі експерти. Комерційні відпрацьовані паливні стрижні зберігаються на 76 реакторних майданчиках чи сховищах у 34 штатах по всій країні. Як зазначалося раніше, це робиться безпечно та надійно, але використовувати відпрацьоване паливо можна стійкіше та продуктивніше.
Деякі країни переробляють, з'являється більше можливостей.
За даними Всесвітньої ядерної асоціації (WNA), Китай, Японія, Росія та деякі європейські країни вже займаються переробкою відпрацьованого ядерного палива. Наприклад, у Франції переробка оксидного палива проводиться на АЕС La Hague з 1976 року, і, за даними WNA, зараз там працює дві установки потужністю 800 тонн на рік. Французька компанія EDF вважає, що зберігання переробленого урану можливе протягом 250 років як «стратегічний резерв».
Міністерство енергетики та національні лабораторії США вже давно підтримують дослідження та розробки широкого спектру нових передових реакторних технологій, які можуть стати переломними для ядерної промисловості. Серед передових конструкцій реакторів сьогодні існує принаймні кілька, які здатні споживати чи працювати на відпрацьованому ядерному паливі. Зокрема, конструкція реактора на швидких нейтронах (SFR) з натрієвим охолодженням, в якому теплоносієм замість води використовується рідкий метал (натрій) і спектр швидких нейтронів, може використовувати відпрацьоване паливо для виробництва електроенергії. Також реактори на розплавах солей (MSR), в яких як теплоносій використовуються розплави фторидних або хлоридних солей, можуть бути адаптовані для ефективного вигоряння плутонію та малих актинідів, що дозволяє їм споживати відходи інших реакторів.
Справа в тому, що відпрацьоване ядерне паливо – це не відходи, а цінний ресурс та стратегічний резерв. Зміна ставлення суспільства до відпрацьованого ядерного палива має значення для майбутнього ядерної енергетики.