В началото на юни руската корпорация „Росатом“ съобщи (http://atominfo.bg/?p=101779 ) за успешното завършване на първия 18-месечен цикъл за шест горивни касети с гориво REMIX в блок 1 на Балаковската АЕЦ.
Какво представлява това гориво, за какво служи и какви последствия може да има въвеждането му?
Какво представлява REMIX – горивото
REMIX е смесено уран-плутониево гориво. Ако традиционното ядрено гориво е уранов диоксид, то REMIX е уранов и плутониев диоксид. Руснаците възнамеряват да използват REMIX изключително в реакторите ВВЕР.
Днес Франция е световен лидер в използването на уран-плутониево гориво в реактори с топлинни неутрони (PWR/BWR, към тях се отнасят и ВВЭР). Френските реактори обаче използват различен тип уран-плутониево гориво, а именно МОКС (MOX-гориво).
MOX горивният материал е смес от плутоний, извлечен от отработено гориво от PWR реактори с обеднен уран.
Такъв плутоний съдържа поглъщащи неутроните изотопи 240 и 242, така че обогатяването по плутоний в MOX е по-високо (между 7 и 11%) отколкото обогатяването по уран-235 в урановото гориво.
Разработеният от руснаците горивен материал REMIX е по-сложна смес. Състои се от неразделен уран и плутоний, извлечени от ОЯГ на реакторите ВВЕР и от добавянето на високо обогатен уран (HALEU, с около 20% обогатяване).
Според Световната ядрена асоциация (World Nuclear Association) в крайна сметка горивният материал REMIX съдържа приблизително 1% плутоний-239 и 4% уран-235. Тези данни са малко остарели и руснаците обмислят други възможни горивни композиции REMIX.
Какво е общото и какво е различното между MOX и REMIX?
Основната задача и на двата вида гориво е да осигурят връщането на плутония в горивния цикъл на реакторите с топлинни неутрони (PWR/BWR, ВВЭР).
От гледна точка на управлението на реактора, МОХ е по-опасен, тъй като делът на забавените неутрони (границата на реактивност, при която реакторът е управляем) е много по-ниска за МОХ, отколкото за ураново гориво.
Затова съществуващите PWR не могат да бъдат напълно заредени с MOX-гориво. Като правило MOX заема около една трета от активната зона на реактора.
По отношение на управлението на реактора REMIX се различава малко от конвенционалното ураново гориво, тъй като REMIX съдържа няколко пъти по-малко плутоний от уран-235.
Затова с REMIX-горивото може да се зареждат напълно активните зони на реакторите ВВЕР.
За производството на MOX се изисква плутоний и обеднен уран да бъдат отделени от отработеното ядрено гориво.
За производството на REMIX се изисква да има не само смес от преработен уран и плутоний, но и HALEU уран. По този начин производството на горивни касети REMIX изглежда по-сложно от производството на горивни касети MOX и това може да повлияе негативно на тяхната цена.
Какви са възможните последици от търговското внедряване на REMIX?
В краткосрочен план масовият преход към REMIX ще намали потреблението на естествен уран и ще намали количеството високоактивни отпадъци, предназначени за погребване.
Природният уран се превърна в стратегическа суровина в наше време и неговата икономя, без съмнение, ще зарадва руснаците.
Не може да се каже обаче, че преходът към REMIX ще осигури разширено производство на плутоний, при което в бъдеще ще бъде възможно напълно да се откажем от производството на естествен уран.
За разширено производство е необходимо коефициентът на преобразуване да е по-голям от единица. Това е възможно само в бързите реактори (РБН). При топлинните реактори този коефициент е приблизително 0,5 – тоест на всеки два килограма изразходвано гориво се образува само един килограм ново гориво.
В по-дългосрочен план руснаците ще се сблъскат със същия проблем, с който вече са се сблъскали французите, а именно проблемът с управлението на отработеното уран-плутониево гориво (MOX в случая на Франция, REMIX в случая на Русия).
Проблемът е там, че докато плутоният остава в активната зона на реактора на топлинни неутрони, делът на изотопите 240 и 242, които поглъщат неутрони и не са способни на делене в топлинния спектър на неутроните, се увеличава.
Налице е също нарастваща част от изотопа 238, „горещ“ изотоп, който претърпява алфа разпад с период на полуразпад от 87,7 години.
Преработката на отработено ядрено гориво с такъв плутоний се превръща в изключително трудна техническа задача. Към днешна дата във Франция няма търговска преработка на отработено ядрено гориво MOX, т.е. горивните касети MOX след края на експлоатацията им в реактора се изпращат в басейна за отежаване на касетите (БОК) за съхранение.
Руснаците очакват подобен проблем с отработеното ядрено гориво (ОЯГ )REMIX.
Какво могат да измислят руснаците за ОЯГ REMIX?
Руснаците и внимателно наблюдаващите ги китайци може да изпращат плутоний от отработеното гориво REMIX, както се казва, „за лечение“ в бързи натриеви реактори.
В такива реактори изотопният състав на плутония ще се подобри, тоест делът на изотопите 240 и 242 ще намалее. Качеството на плутония ще бъде възстановено и ще бъде възможно връщането му в горивния цикъл на топлинните реактори.
Очевидно за това руснаците и китайците ще трябва да имат голям парк от бързи реактори. Засега това условие не е изпълнено. Русия има само два комерсиални бързи реактора BN-600 и BN-800, а на Китай най-мощния бърз реактор е с мощност само 20 MW(e). Други два реактора с мощност 600 MW(e) са в процес на изграждане.
И двете страни имат големи планове в областта на бързата ядрена енергетика, но всичко зависи от реализацията им на практика.
Може ли REMIX да се появи в АЕЦ Козлодуй?
Към днешна дата този въпрос не е актуален.
Най-малкото защото руснаците имат още около пет години експлоатация на експериментална партида горивни касети REMIX в Балаковската АЕЦ и едва след това ще решат дали да започнат промишлено производство на REMIX-гориво.
В бъдеще, ако руснаците създадат комерсиално производство на РЕМИКС и предложат такова гориво за износ, ще може съзнателно да се анализира възможността за използването му в българския ВВЕР-1000.
Но това ще изисква да се вземат предвид всички аспекти на проблема – от икономиката и дозовото натоварване на персонала до политическите съображения.
