Плутониевый рецикл

Рецеклирование плутония – логическое продолжение переработки ОЯТ. Оно лежит в основе топливного цикла ядерной энергетики, основанной на использовании быстрых реакторов-размножителей (рисунок 4). Плутоний имеет очень высокий энергетический потенциал. Хранить большие количества плутония опасно не только потому, что он может быть использован для изготовления ядерного оружия и поэтому является приманкой для террористов, но из-за его чрезвычайной радиотоксичности. Последствия любой аварии с плутониевым материалом, сопровождающиеся нарушением герметичности, могут быть катастрофическими.

С этой точки зрения, следует избегать накопления плутония и стремится к его эффективной утилизации [6].

Рисунок 4 – Принципиальная схема быстрого реактора типа БН-600 [5]

Шагом в этом направлении является использование плутония в составе МОХ-топлива в легководных реакторах. В качестве матрицы при изготовлении МОХ-топлива в настоящее время преимущественно используется обедненный уран (содержание ²³⁵U составляет около 0,2%). Возможно также использование регенерированного урана. Содержание плутония в МОХ-топливе – 6-7%.

Использование МОХ-топлива в легководных реакторах АЭС не приводит к функциональным изменениям условий их эксплуатации или безопасности, пока это использование удерживается в рамках самоподдерживающегося рециклирования (20-30 % МОХ-топлива в активной зоне).

Переработка и рециклирование плутония позволяют заметно сократить объем высокоактивных отходов. Для изготовления одного твэла МОХ-топлива, содержащего 7% плутония, требуется переработать 7 обычных отработавших твэлов с UO₂ с содержанием Pu около 1%. В результате одного цикла “переработка – изготовление МОХ-топлива – облучение МОХ-топлива в реакторе (рисунок 5) ” высокоактивная часть отходов будет включать:

- два контейнера с остеклованными ВАО, которые образуются при переработке UO₂ топлива, общим объемом менее 0,4м³;

- один отработавший твэл МОХ-топлива, имеющий после кондиционирования объем около 0,8м³.

Для выработки такого же количества энергии без переработки потребовалось бы использовать и затем направлять на конечное захоронение восемь UO₂-твэлов общим объемом около 6м³ [6].

Рисунок 5 – Схема производства и «сжигания» МОХ-топлива в быстрых реакторах [5]