Много это или мало?
Мировая добыча урана в 2012 году составила, по сумме изотопов, около 55,7 тысяч тонн. Однако, по понятным, чисто природным причинам, доля природного, «легкого» урана изотопа 235U в этом уране составила всего 0,72 % — или же всего около 400 тонн. Если добавить к этому количеству 50 ежегодных тонн российского оружейного урана по уже завершившейся программе ВОУ-НОУ, то мы получим, что весь мир использовал в 2012 году приблизительно (да простит меня учитель Кун Цю) около 450 тонн урана 235U, попутно наработав минимум 100 тонн изотопов 240Pu и 239Pu.
Однако, в принципе, учитывая глубину выгорания 235U в сборках и реакторов на природном уране, и реакторов на обогащенном уране на уровне не более 50 %, мы приходим к простому факту: в рамках сегодняшнего мира плутоний уже с нами — на ежегодные 225 тонн реально сгоревшего в топках реакторов урана — за этот же год мы уже, сегодня, ежегодно и абсолютно бесплатно получаем дополнительно 100 тонн реакторного плутония.
Каждый год.
А это, согласитесь, уже радикально меняет дело!
Именно о таком «окне возможностей» и задумалась Бельгия в 1960-х годах.
Если часть уранового топлива в реакторе на тепловых нейтронах заменить на MOX-топливо, то, экспериментируя с размещением ТВС даже в рамках легководного реактора, в принципе можно значительно уменьшить загрузку по изотопу 235U, и, в перспективе, добиться даже примерно равного количества плутония и урана в свежем топливе и продолжать нарабатывать плутоний во время кампании, сжигая только эти, уменьшенные количества изотопа урана 235U.
Всего, с 1960-х годов, построенный в бельгийском Десселе завод по производству MOX-топлива переработал около 670 тонн ОЯТ, поставленных в основном с легководных реакторов Франции. Плутоний, выделенный при переработке первой партии ОЯТ, которая составляла 140 тонн, был использован, согласно отчетам МАГАТЭ «должным образом», уйдя, в основном, на экспериментальные сборки, загруженные в бельгийский реактор BR-3 и ряд других опытных реакторов.
Плутоний же, выделенный из оставшихся 530 тонн ОЯТ (что составило около 4,8 тонн плутония), был загружен в тепловые реакторы в виде MOX-топлива. Изготовлением кассет из смешанного оксида занимался завод компании «Belgonucleaire» в Десселе. Последняя сборка, сделанная из этой партии плутония, была загружена в активную зону блока бельгийской АЭС «Доэль» (Doel) с реактором PWR мощностью в 1000 МВт в 2006 году.
Заключения новых контрактов на переработку французского ОЯТ в Бельгии пока не предполагается, и поэтому дальнейшая фабрикация MOX-кассет для бельгийских АЭС производиться не будет. Бельгия, имеющая на сегодняшний день около 55 % производства электроэнергии в АЭС, все-таки приплыла к пустынному берегу безурановой Европы от урановых копей Катанги, от которой бельгийскую лодку оттолкнули еще в 1960-м году.
Завод в Десселе исполнял также заказы для других государств — Германии, Франции, Швейцарии и Японии. Однако вследствие падения объемов переработки ОЯТ, в первую очередь в государствах Евросоюза, а также отказа Франции продолжать переработку французского ОЯТ в Бельгии, его возможности по выпуску MOX-топлива снизились, и в июле 2006 года бельгийский завод по МОХ-топливу, работавший более полувека, был окончательно закрыт. Перед закрытием завод выработал по максимуму имевшийся у него оперативный запас плутония.
В то же время, принадлежащий французской группе Areva завод FBFC в Десселе продолжает свою работу. В его цехах осуществляется сборка кассет из топливных элементов, которые продолжают поставляться на АЭС Франции, Швейцарии, Германии и той же Бельгии.
Ведь, как мы помним, «кто сдает продукт вторичный, тот питается отлично».
Вторичный продукт ядерного цикла — это плутоний. Но прежде чем поместить плутоний в таблетку МОХ-топлива, его нужно извлечь из ОЯТ. Выполняется это в настоящее время путем пьюрекс процесса (Purex — Plutonium — Uranium Recovery by EXtraction, регенерация урана и плутония посредством экстракции).
Пьюрекс-процесс превращает адский коктейль ОЯТ в уран, плутоний и еще кучу других изотопов, пригодных для чего-то путного. Кого — в РИТЭГ, а кого — в MOX-топливо.
Сегодня им реально владеют только Россия и Франция.
Поэтому, когда я говорю о конкурентах России в атомном проекте, я говорю в основном только о Франции. У всех остальных участников гонки чего-то и где-то, да и не хватает. То нет урана, то нет центрифуг. То нет реакторов, то нет МОХ-топлива. То нет бридеров, то нет процессинга ОЯТ — того самого, пресловутого PUREX-процесса.
К сожалению, в рамках данной книги мы не сможем подробно рассмотреть пьюрекс-процесс в силу его сложности. Упрощенно его можно представить в виде такой вот схемы:
Рис. 173. Упрощенная схема PUREX-процесса.
Процесс этот очень трудоемкий и грязный. На выходе дает большое количество воды с радиоактивными элементами. При этом, на данный момент он стремительно устаревает, давая дорогу новым технологиям извлечения урана и плутония из ОЯТ путем электролиза. То есть вопрос получения этих полезных в хозяйстве элементов таблицы Менделеева хоть и сложен, но решаем.
Но на этом чудеса науки и техники совсем не заканчиваются. Реакторы на быстрых нейтронах дают человечеству практически неограниченные объемы топлива.
Как я уже сказал в начале главы, в реакторах на быстрых нейтронах можно добиться воспроизводства большего количества топлива (плутония), чем было загружено в сам реактор. Конечно, оно берется не из воздуха, а из бесполезного ранее 238U через несколько волшебных превращений:
В качестве топлива при этом используется плутоний, который при расщеплении дает 2–3 нейтрона, один из которых идет на поддержание цепной реакции, а остальные поглощаются 238U, давая новый плутоний. Так как каждое деление обеспечивает более 1 дополнительного нейтрона, то на выходе получается больше плутония, чем мы изначально загрузили в реактор.
Таким образом, суть ЗЯТЦ заключается в том, что загрузив однажды в реактор на быстрых нейтронах плутоний (или MOX-топливо), мы кроме огромного количества энергии получим обратно плутоний, который для этого сожгли. Согласитесь, что было бы неплохо иметь автомобиль, который кроме того что ездит, так еще и дает бензин, который можно продавать другим автолюбителям на традиционных машинах. Как не фантастически звучит, но именно это и пытается сейчас сделать Россия в рамках проекта «Прорыв». Это и есть наше ядерное завтра, которое обеспечит теплом и светом сотни лет человечества, чтобы люди успели перейти к новой термоядерной эре.
Рассказ о термоядерном послезавтра нам стоит начать с термоядерного реактора, который мы видим собственными глазами каждый Божий день. Термоядерного реактора под названием Солнце.
Рис. 174. Реактор, который светит нам вот уже четыре с половиной миллиарда лет.
Исходя из такого срока существования природного термоядерного реактора у нас над макушкой, все споры между «зелеными» троллями, ненавидящими ядерную энергию, и приверженцами концепции «мірный атомъ в каждый домъ» можно уже смело списывать в утиль.
Вся разница между «зелеными» и «ядерными» ровно в том, что первые предпочитают оставаться от естественного термоядерного реактора на почтительном расстоянии, а вторые предлагают все-таки подобраться к нему поближе и начать утилизировать его энергию хоть чуток более эффективно.
