Ученые Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ) РАН предложили новый подход к обращению с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ). По мнению разработчиков, он поможет развитию отечественной атомной энергетики.
Они предложили, в частности, разделять компоненты отходов по степени опасности. Комплексная методика переработки отработавшего топлива будет востребована в контексте перехода российской атомной энергетики на замкнутый ядерный топливный цикл. Ключевое отличие замкнутого цикла от открытого заключается именно в наличии стадии переработки ОЯТ. Если в открытом цикле его не перерабатывают и сразу помещают отработавшие тепловыделяющие сборки в хранилища, то при замкнутом цикле специалисты извлекают делящиеся нуклиды для повторного использования, а также другие практически важные радионуклиды.
«Стратегия развития атомной отрасли России — замыкание ядерного топливного цикла в системе двухкомпонентной атомной энергетики, то есть, при сбалансированном использовании реакторов на тепловых и быстрых нейтронах. Достичь этой цели возможно только при внедрении технологии переработки отработавшего ядерного топлива, которая будет отличаться эффективностью, радиационной безопасностью и удовлетворительными экономическими показателями», — пояснил заместитель директора по научной работе и заведующий лабораторией радиохимии ГЕОХИ РАН Сергей Винокуров.
Перспективы замкнутого ядерного топливного цикла России связаны с регенерацией урана и плутония, а также с глубоким фракционированием образующихся радионуклидов, то есть, разделением радионуклидов на отдельные фракции. Среди других перспективных направлений для развития замкнутого цикла — включение радиоактивных отходов в твердые устойчивые матрицы, например, в стекло или минералоподобные материалы, для экологически безопасного захоронения.
В лаборатории радиохимии ГЕОХИ РАН разрабатывают технологию переработки ОЯТ четвертого поколения, которая отличается от предшествующих направленностью на значительное сокращение объема радиоактивных отходов для глубинного захоронения.
«Наша задача стоит в оптимизации стадий переработки и создания единой технологической схемы. Отдельные известные и промышленно апробированные решения, на наш взгляд, практически не требуют вмешательства, например стадии растворения или головной экстракции при использовании хорошо известной в отрасли экстракционной системы. При этом на основании результатов наших работ мы предложили новые способы выделения группы трансплутониевых и редкоземельных элементов из отходов, последующего отделения америция от этой группы для его потенциальной трансмутации, разработали новые материалы для консервации радионуклидов», — рассказал Сергей Винокуров.
Комплексная технология переработки отработавшего топлива, над которой работают в лаборатории радиохимии ГЕОХИ РАН, ориентированы на радиохимические заводы нового поколения, однако отдельные разработанные методы могут быть использованы на профильных предприятиях уже сейчас. Например новые фосфатные материалы для захоронения радиоактивных отходов. Интерес к разработкам ученых проявила Госкорпорация «Росатом». В планах научного коллектива в скором времени провести опытные испытания предложенных технологических решений.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России. Результаты работы опубликованы в сборнике «Advances in Geochemistry, Analytical Chemistry, and Planetary Sciences» издательства Springer Nature.
