автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Комплексный анализ путей утилизации отработавшего ядерного топлива АЭС

ол

' СА1ИСТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ПУТЕЙ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА АЭС

Специальность 05.14.16 'Технические средства защиты окружающей среды"

Апторгфсрат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических, наук

На правах рукописи

ВОЛЬФГАНГ ХЕ11И

Санкт-Петербург - 1995

\.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете и на фирме СКЫ (Пеккарвестхайм, ФРГ).

Научные консулы-; ты: профессор, доктор технических наук М.П.Федоров (СПбП'У) доктор Клаус Янберг (компания ОЫЗ-ОКВ.ФРГ)

Ведущее предприятие: АООТ НПО "Центральный котлотурбшшый институт им. И.И.Ползунова"

Защита состоится "16" мая 1995 года в 12 час. на заседании диссертационного совета Д 063.38.09 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул. д. 29, ПГК.ауд. 411.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

\

Официальные оппоненты: профессор, д.т.н. А.В.Танапасв, старшин научный сотрудник, к.т.н. С.Л.Буторнн.

ч

1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н. В.Т.Орлоо.

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальное™, темы. Разните атомном гергетки но всех странах, имеющих атомные электростанции (Л'Х'), и том числе п Германии п России, иотрс-6oiia.no решение важной гсхишсо-экопомнчса.'ой и экологической проблемы -выбора стратегии обращения с отрабогмттм ядерным топливом (ОЯТ). Имеются два альтернативных пут утилизации отработавшего ядерного топлива атомных электростанций. Одни пуп» предполшаст переработку отработавшего тоилина после относигслыю короткою (примерно и течение грех лет) периода расхолаживании ОЯТ и бассейнах выдержки на АЭС с последующим использованием, либо после промежуточного хранения п течение более длительного премспи (30-50 .чет). Другой путь предполагает прямое, непосредственное захоронение отработавшего топлива без его переработки.

Нплоть до настоящего нремепи »опрос о выборе пути утилизации ОЯТ решалеп без опоры на результаты комплексного анализа совокупности физико-технических, эко. югических, экономических, правовых аспектов данной проблемы. Проведение такою анализа является нажпой научной задачей, решение которой представляет научно-практический интерес для дальнейшего развития атомной энергетики и международного сотрудничества п этой области.

Цель н задачи работы. Целью данной работы является проведение комплексного анализа возможных нугой утилизации ОЯТ атомных электростанций и выработка рекомендаций но принятию обоснованного решения относительно рационального нуги обращения с отработавшим ядерным топливом.

Задачами работы является анализ физических, технических, экологичс--. ских аспектов, экономических оценок, вопросов международного согрудни-чсстиа в области обращения с отработавшим ядерным топливом, па основе которого оказалась бы иозможиой разработка соотистстпующих рекомендаций.

Научная новизна работы. Впервые проведен комплексный анализ совокупности факторов, определяющих стоимость всех этапов топливного цикла, как решающего критерия при выборе пути утилизации ОЯТ. На основе факторного анализа выявлена степень относительного влияния различных факторов на общую стоимость утилизации ОЯТ. Сформулированы требования к организационным структурам и. системе менеджмента в области обращения с ОЯТ на перспективу, направленные на минимизацию затрат и позможного ущерба для чело-иска и окружающей среды. Предложена организационная структура коммерческого предприятия, реализующего международную кооперацию в области обращения с ОЯТ, сформулированы основные принципы экономически выгодного для стран-партнеров функционирования такого предприятия.

Достоверность полученных результатов нроисдснного аншшза исследования подтверждается опытом использования рекомендаций дайной работы фирмой ОКЫ (Псккарисстхайм, ФРГ) при эксплуатации атомной электростанции.

Практическая ценность работы. Рекомендации работы позволяют обооно-нанно выбирать экологически безопасный, технически реализуемый и экономически эффективный пуп» утилизации отработавшего ядерного топлива. Самостоятельное практическое значение имеют рекомендации, относящиеся к организации международного сотрудннчссгпа в области обращения с ОЯТ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

- конференции Германского отделения индустриальной начата, г. Са-арбркжен (ФРГ), март 1985;

- международной конференции "Мировой рынок ндерного топлива", г. Сспнлъ (Франция), октябрь 1988;

- конференция международного института урана, г. Хельсинки (Финляндия), май 1990;

- совещаниях международных рабочих групп по ядерному топливному циклу, г. Бонн (ФРГ), январь 1993 и г. Иоганнссбург (ЮАР), февраль 1994;

- заседании кафедры экологических основ природопользования СПб Го-стсхуиивсрситета, февраль 1995.

Публикации. Г1о, материалам 'выполненных в диссертационной работе исследований опублнкопано 14 статей и научных журналах, сборниках и прудах конференций и семинаров.

-Объем работы. Диссертация состоит из пвсдсния, четырех основных разделов и заключения. Диссертация изложена на 170 страницах, содержит 28 рисунков, 29 таблиц и список литерагуры из 44 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Раздел 1. ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Решение вопроса о выборе пути утилизации ОЯТ по многом определяется изотопным состшюм свежего и отработавшего тонлшш, степенью начального обогащения топлива, продолжительностью пребывания тепловыделиющих сборок (TBC) в рсшсгорс п т.н.

Анализ работы конкретных АЭС ФРГ, как, »прочем, а ряда других стран, показал, что наиболее эффективное использование энергетического потенциала топлива достигается за счет последовательного (от года к году) повышения глубины выгорания топлива. Повышение глубины выгорания приводит к еиижс-шио количества выгружаемых ОТВС на один реактор » год и соответствующее сокращение qtohmoctii утилизации ОЯТ. В 1978-1980 годах средняя глубина выгорания топлива на немецких АЭС составляла 30000 МВт. дией/т. тяж. мет.; на сегодняшний день она составляет (главным образом, за счет усовершенствования TBC) 42000 Мит. дпеи/т. тяж. мст.; к 2000 году ожидается выгорание на уровне 50000-52000 Мвт. дней/т. тяж. мст.; к 2020 году - 55000 Мпг. дпеи/т. тяж. мст. И на этом развитие реакторной техники, несомненно, не закончится.

На основе рассмотрения тенденций развития использования и переработки ядерного топлива отмечены следующие изменения характеристик ОЯТ, а именно:

- снижение содержания остаточного изотопа U-235 вплоть до естественной (т.е. соответствующей природному урану) величины;

- повышения содержания плутония п ОЯТ;

- повышение тепловыделения и уровня радиоактивных излучений ОЯТ п, как следствие, продолжительности времени выдержки ОЯТ во внутрнстаи-циопных бассейнах ("внутреннего промежуточного хранения ОЯТ");

- повышение количества образующихся высокоактивных радиоактивных отходов (ВРО) при переработке ОЯТ,

При изготовлении TBC из продуктов ОЯТ (уран, плутоний) эти факторы, оказывающие, в общем, негативное влияние на экономические показатели и экологические характеристики топливного цикла, усиливаются, поскольку п топливный цикл дополнительно вовлекаются дорогостоящие и опасные технологии.

В таблице 1 приводятся данные но глубинам выгорания и остаточному содержанию U-235 в некоторых выгруженных топливных сборах TBC реактора первого энергоблока АЭС "Нскар" (ФРГ).

ДО Об:1\ЧС11ИЯ ИОСЛС ofljrV'11'ННЯ

N loii- ОбшнП (Ко- N да га да|а )K». »nett 1 .lyöiuia oeta- удельная

лшшой BL'C 1' 1 UIUL'IUIC Цикла начала кошм patioiu на ШЛ UjMIIIIM 10ЧПЫЙ MUllt-

СборКИ (Ю) U-H5 цикла цикла HuJIIIOil (Mui дж-ПЛ) U-2.35 НОС1Ъ

(м,%) МОЩ1кН:П1 U Kniillv tu (ueuV.) (Mlli/i)

lUih'Jljl HJItOI

6.4 358.363 12, IM 11 15 II 86 19 6 87 214 4699 9699 0,62 45,3

3,400 12 5.9*7 10 6 88 274 22262 1256.3 45,9

13 2.9, «8 14 7.89 279 1321U 10942 39,2

15 22 9 90 264 91 212 41015 7831 .36,9

635 358,251 12,1X1 II 15. II.Кб 19 6.87 214 9765 9765 0,62 45,6

3,400 12 5.9 «7 10.6.88 274 22404 12637 46,1

13 2.9 88 14 7 84 279 33534 11132 39,9

15 22.9 90 26 4.91 212 41265 7731 36,5

6.16 358,233 : . 12,180 11 15.11 86 19,6.87 214 9790 9790 0,62 45,7

■ 3,41)0 12 5.9.117 10 6 88 274 22527 127.37 46,5

13 2 9 88 14 7 89 279 33420 10893 39 0

15 22 9 90 26491 212 41260 7X40 .37,0

637 358,412 12,186 11 15.11.86 19 6 87 214 9659 9659 0,62 45,1

3,400 12 5 9.87 10.6.88 274 22411 12752 46,5

13 2.9.88 14 7.89 279 33415 11004 39,4

15 22 9 90 26 4 91 212 41127 7712 36,4

656 356,426 12,487 10 31.7.85 27.6.86 325 12690 12670 0,66 39,0

3,503 11 15.11.86 19687 214 22910 10240 47,9

14 18.10.89 3 8 90 274 33724 10814 .39,5

15 22.9 90 26 4 91 212 41390 7666 36,2

677 356,591 12,493 10 31.7 85 27.6.86 325 12554 12554 0,67 38,6

3,503 11 15.11 86 196.87 214 22777 111223 47,8

14 18.10 8!» З.К 90 . 274 3.3553 10776 39,3

15 22 9 90 26491 212 41205 7652 36,1

690 358,297 12,533 11 15.11.86 19 6 87 214 9889 9889 1,02 46,2

3,504 12 5.9.87 10.6 88 274 22570 12681 46.3

13 2.9.88 14 7 89 279 32651 11*181 36.1

693 358,063 12,545 11 15.11.86 19 6 87 214 9932 9432 (1,99 46,4

3,504 12 . 5.9.87 10 6 88 274 22849 12917 47,1

13 2 9*8 14.7 89 279 33157 10.308 36,9

679 358,513 12,563 II 15.11.86 19.6.87 214 761» 761» 0,71 35.6

3,5<М 12 5.9.87 10 6 88 274 20474 12865 47.0

13 2.9.88 14.7.89 279 32447 11937 42,9

15 22 9.90 26.4 91 212 40151 771M 36,3

813 357,755 12,536 II 15.11.86 19.6 87 214 7588 7588 0,71 -35.5

3,504 12 5.9.87 10 6 88 274 20529 12941 47.2

1> • 2.9.88 14.7.89 279 .32420 11891 42,6

15 22.9.90 26491 212 401.35 7715 36,4

Табл. I. Выгорание Т13С, извлеченных из рсатора энергоблока А )С "Нскар" и 1У92

юлу.

Как видно из таблицы, между некоторыми ТСС с практически одинаковым исходным обогащением (см., например, сборки 656 и.690 с исходным обогащением 3,503% н 3,504%) имеется существенная разница в остаточном содержании У-235 (0,66% и 1,02% соответственно). Поэтому переработка топлива из

сборки 690 целесообразна п большей степени, чем переработка топлива из сборки 656.

В работе делается вывод о том, что пыбор пути обращения с ОЯТ должен вестись с учетом индивидуальных cuoiici» используемых в реакторе сборок.

Раздел 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОГ,РАЩЕНИЯ С ОТРАБОТАВШИМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ

Анализ современного развития атомном эмер!стнки показывает, что даже индустриально развитые страны до настоящего времени еще находятся и стадии поиска эффективных путей обращения с отработавшим ядерным топливом. .Несмотря на ряд заслуживающих шшманис идей и подходов в этом направлении, страны, развивающие атомную энергетику, тем не менее, не проявляют нзлиишеи поспешности, полагая, что они обладают определенным запасом времени, которое исчисляется периодом промежуточного хранения отработавшего ядерного топлива, для поиска эффективных технологии обращения с ОЯТ. Что касается ФРГ, то здесь лишь сравнительно недавно создана правовая основа для того, чтобы зпергокомпаини могли выбирать тот пли иной путь обращения с ОЯТ (переработка пли захоронение).

В работе отмечается, что основными аспектами,' влияющими на процесс принятия стратегического решения относительно пути утилизации отработавшего ядерного топлива являются:

- возможность организации промежуточного храпения ОЯТ, в том числе контейнерного храпения на АЭС;

- состав шлаков и возможности вторичного использования невыгорепшего делящегося материала;

- вид применяемого материала па данной АЭС топлива (смешанное окис-нос'либо изготовленное из переработанного урана) и продолжительность эксплуатации АЭС.

Например, вслсдстнис увеличения глубины выгорания в ряде случаев извлеченный из ОЯТ уран не может быть использован повторно из-за технической невозможности его рециклирования.

Заметим также, что отработапшсс топливо в TBC, изготовленных нз переработанного урана, нмсст значительно более высокое тепловыделение по сравнению с топливом TBC, изготовленных из природного урана. Это создаст дополнительные технические трудности при его выдержке, транспортировании и хранении.

На основе приведенного анализа технических проблем обращения с ОЯ'Г нз TBC, изготовленных из смешанного окисного топлива, можно сделать вывод

о том, что переработка (тем более многократная) этого иида ОЯТ и принципе нецелесообразна но соображениям ее дороговизны, сложности и низкого качества плутония. В данном случае переработку можно рассматривать лишь как вынужденную меру.

Другим аспектом технического характера являпея возможность использования плу гопня, содержащегося » ОЯТ н необходимого для эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах. Дейетиптелыю, плутоний возможно иолучтъ только путем переработки ОЯТ. При этом, однако, следует учитывай., что широкое развитое атомной энергетики на быарых реакторах является, по-видимому, делом сравнительно отдаленного будущего. В то же премя утнлиза-ция плутония и легкоиодных реакторах является о значительной мерс вынужденным решением, поскольку необходимо добитшться сокращения запасов плутония. При этом следует учитыпать, что плутоний не может храниться сколь угодно долго в ожидании повторного использования без дополнительных технических операций и затрат на его очистку, те считая того, что хранение плутония само по себе обходи тся очень дорого.

Анализ показывает, что в процессе утилизации (изготовления топлива для ТВС) ценность плутония фактически становится отрицательной величиной, поскольку стоимость ТВС при их изготоилении из окисиого тон/шва составляет в настоящее время примерно 4500'ДМ за 1 кг тяжелого металла, что значительно дороже по сравнению с топливом из природного урана (1800 - 2500 ДМ/кг. тяж. мет.)

Техническим аспектом проблемы на псрспсетипу следует считать также возможность трансмутацин ОЯТ, т.е. превращение долгоживущих продуктов деления в стабильные изотопы. Однако для решения этой проблемы понадобится длительное время (по меньшей мерс, несколько десятилетий).

Промежуточное хранение (перед переработкой или захоронением) является "стратегическим резервом" при определении конкретного пути обращения с ОЯТ. При этом важнейшей технической характеристикой хранилища является его вместимость по отработавшему топливу.

В работе проанализированы также технические аспекты, связанные с захоронением ОЯТ и высокоактивных отходов (организация теплоотвода и защиты от излучений при захоронении о соляных копях, технологии компак-тнрования ОТВС, их кондиционирование).

Анализ технических аспектов утилизации ОЯТ выполнялся с целью получения исходных предпосылок для экономических расчетов, необходимых для сравнительных оценок альтернативных путей утилизации ОЯТ.

Ра)Дел 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРЛГ.ОТКИ И НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ЗАХОРОНЕНИИ ОТРЛГ,()ГЛНШЕГО ЯДЕРНОГО ТОШШНЛ

Рассмотрение экологических аспектов при сравнении путей утилизации ОЯТ выполнено в насюшиси работе с учетом следующих факторов:

- расход природного ядерного сырья;

- расход оперши на работу но разделению изотопов урана;

- отчуждение земель при создании могильиикон;

• долгоирсмсиная безопасность для окружающей срсды при эксплуатации могильников;

- защищенность от воздействия радиации.

Выполненный анализ показал, ч то за счет восстановительной переработки ОЯТ удастся сэкономить до 6,2% природного урана при изготовлении ТВ С из переработанного урана и до 10,5% - при изготовлении ГВС из смешанного (жисного топлива. 1>го при относительно высокой стоимости самих процессов переработки ОЯТ, но видимому, не может служить весомым аргументом в пользу нута восстановительной переработки.

Что касается расхода энергии на разделение изотопов (обогащение), то различие в энергопотреблении для обоих путей (посстановитсльная переработка и захоронение) несущественно и оба варианта в этом отношении примерно равноценны.

Экологический аспект проблемы утилизации ОЯТ неразрывно связан с необходимостью отчуждения земель под могильники для отработавшего ядерного топлива или отходов его переработки. В отношении объемов могильников некоторое предпочтение в работе отдается пути непосредственного захоронения, при котором состав отработавшего ядерного топлива отличается меньшим содержанием долгожипущих актинидов и меньшей интенсивностью тепловыделения. Вместе с тем, делается вывод, что и о отношении площадей могильников сравниваемые пути не имеют ощутимых преимуществ по отношению друг к другу.

Важным аспектом экологической проблемы утилизации ОЯТ является обеспечение долговременной безопасности могильников Для окружающей среды. Захоронение отходов о глубоко расположенных устойчивых формациях создаст возможность организации ряда барьеров защиты окружающей срсды от вредного воздействия радиоактивных отходов (комбинация технических и природных барьеров). При стабильности геологической системы порядка 10 тысяч лет риск облучения, связанный с захоронением, не превышает естественного уровня риска, существовавшего в природе задолго до использования урана человеком. ------

По нашему мнению, п таких могильниках целесообразно сопмсстпое (смешанное) храпение топливных сборок (ОТВС) и высокоактивных радиоак-тииных отходов (ВРО) переработки ОЯТ, тем более, что некоторые виды ОТВС (например, выгруженные из реакторов топливные сборки, изготовленные из смешанного окисного топлива (МОХ) и из урана, извлеченного из ОЯТ при первично» переработке), скорее всего, уже не будут подвергаться вторичной переработке пи в каких вариантах утилизации отходов и в любом случае должны быть окончательно захоронены.

Другим весьма важным экологическим аспектом является защита от радиоактивных излучений населения н персонала, обслуживающего ядерные объекты. Проведспгый анализ показал, что путь непосредственного захоронения имеет некоторые преимущества перед путем переработки. Разница в коллективной дозе облучения лежит в пределах 10-15%. Некоторое увеличение дозы в случае переработки ОГВС связано с технологией переработан и изготовлением TBC из смешанного окисного топлива.

Что касается доз облучения, которые могут быть получены населением, то они для обоих рассматриваемых случаев во много раз меньше доз природного естественного облучения.

Раздел 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПУТЕЙ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

В работе проведен анализ результатов исследований, выполненных с начала 80-х годов европейскими университетами, исследовательскими центрами и фирмами по проблемам утилизации ОЯТ. Экономические оценки проведенных исследований базировались на стоимостных показателях предприятий по переработке ОЯТ в Англии, Франции и Германии, а также эксплуатации могильников в США и Швеции. Учитывались как "чистые" пути утилизации ОЯТ, так и "смешанный" путь, который предусматривает как прямое захоронение части ОТВС, так и пх частичную переработку (в зависимости от технических характеристик тех или иных ОТВС).

Оказалось, что наиболее обстоятельным является исследование, выполненное Объединением Германских электростанций в 1993 году. Что касается исследования известной французской компании "Кожсма" (1994 год), то оно базируется на стоимостных оценках, пропеденных для отдаленного будущего. Причем эти оценки даны на базе малообоснованных предположений (например, заложено увеличение стоимости топлива на 50% вследствие предполагаемого истощения природных ресурсов). Сами авторы этого исследования согласны с тем, что использованные стоимостные оценки не проверены практикой. Поэтому весьма рискованно ориентироваться на результаты экономического анализа, выполненные фирмой "Кожсма".

Эксперты Агситетпа по ядерной энергетике Организации по экономическому сотрудничеству и развитию и Европе (публикация 1994 года) пришли к следующим также далеко не бесспорным результатам:

- обиш стоимость утилизации ОЯТ имеет тенденцию к снижению, независимо от выбранной стратегии;

- ии один из путей утилизации ОЯТ не приносит ощутимых экономических преимуществ.

Мы объясняем полученные в исследовании Агентства по ядерной энергетике результаты некоторым)! особенностями принятой методики экономических оценок.

Во-первых, это исследование выполнено для региона в целом и не учитывает специфики отдельных стран. 13 спязн с этим, в нем прослеживается тенденция рассмотрения усредненных показателей.

Во-вторых, авторы этого исследования априори считают решенным вопрос о вводе в строй новых установок по переработке ОЯТ в Англии и Франции до 2000 года и принимают заниженные, по нашему мнению, данные по стоимости переработки ОЯТ, что показано нами и диссертации на базе сравнения с реальными данными по стоимости переработки па предприятиях компании "Кожсма",

Изучение материалов исследования, выполненного Агентством для некоего осрсдненного (по данным для многих стран) случая еще раз убеждает в необходимости проведения национальных оценок экономических показателей утилизации ОЯТ.

Достаточно всестороннюю экономическую оценку ситуации с утилизацией ОЯТ в Германии на перспективу даст исследование Энсргохозяйственного Института Кельнского Университета (1994 год), в котором эта ситуация рассматривается на примере гипотетической АЭС мощноотыо 1300 МВт, причем предполагается непрерывное до 2020 года увеличение выгорания от 40 МВт. днен/т. тяж. мет. до 52 МВт. дпей/т. тяж. мст. При значении процента на капитал, равном 6%, уровне инфляции 3% и учетной ставке 1,5%, по состоянию на 31.12. 1994, получены (базируясь на методике Энсргохозяйственного института) следующие- показатели экономичности цикла:

- для варианта непосредственного захоронения ОЯТ - 0,541 пфешшн-гов/квт. час;

- для варианта переработки - 0,946 пфеншшгоп/квт. час.

Таким образом, путь непосредственного захоронения ОЯТ оказывается существенно более экономичным.

Проведен также анализ чувствительности стоимости топливного цикла в зависимости от изменения факторов, влияющих на показатели экономичности. В таблицах 2 и 3 показано относительное изменение стоимости цикла (в процентах) при изменении стоимости оборудования н технологических операций

цикла (контейнеров для ОЯТ, капиталовложения в хранилище ОЯТ, стоимость операции транспортирования ОЯТ и т.д.) для обоих сравниваемых путей утилизации ОЯТ. Установлено, что наиболее сильное воздействие на стоимость топливного цикла оказывают составляющие, связанные с захоронением ОЯТ. В целом уровень чувствительности по отношению к влиянию различных факторов для пути переработки ОЯТ ниже, чем для пути прямого захоронения.

На основании сравнительного анализа результатов рассмотренных нс-елсдовашш в работе сделан иьшод об экономическом преимуществе пути прямого захоронения в сравнении с пу тем восстановительной переработки.

Анализ ситуации, возникшей в Европе в связи с накоплением РАО (как результат использования атомной энергии в мирных целях) показал, что международная кооперация в области утилизации ОЯТ сильно отстает от кооперации в области разработок и эксплуатации оборудования АЭС, и том числе п области применения ТВС » ядерных реакторах различных стран. В частности, правительство ФРГ не предпринимало каких-либо эффективных шагов и этом направлении, несмотря на то, что единое европейское ядерное сообщество постоянно развивалось,

Одним из существенных обстоятельств, оказывающим негативное влияние на развитие международного разделения труда, является недостаточная общественная терпимость в отношении использования ядерной энергии в качестве топлива. Бытует даже мнение о "неразрешимости" проблемы утилизации и захоронении РАО.

В диссертации приводится анализ некоторых инициатив в направлении осуществления международных проектов в области утилизации ОЯТ.

Учитываемые в рас час факторы Чуоепштсльность сшимосги при упеличетм стоимоспюго значения «{актора и и !%щод; %

СаМог \Ч9 2^)2

¡'о Них 4,393

Иписснииимшая стоимость промежуточного храшишша 0,163

Эксплуатационные затрагм иа ироМсжу*-точпое храпидшие • 3,П2

Ковдннионировзлнс 3,536

Транспорты с рас холи 0.131

Инвестиционная стоимость могильника 2,740

Эксплуатационные затраты па могилышк 10,674

Табл.2. Результаты расчета чувсгоитслмюсти стоимости процесса утилизации ОЯТ способом захоронения к.изменению факторе».

Учи гмпаемме ц расчет фвктхцш Чунсмылслминмь с-тимоет при увеличении сюмчосшшо чначе* пня фактора ни 1%гиол; %

НриродииЙ уран -0,104

Коцксрсия -0,057

РаГкия ра (Деления 0,053

11|х»и людепк» М<)Х-'Ш(' 1,007

Прон имтсгмо И-'ШС -0,1.17

Колднцнщгнроиаинс 5,940

('|оим1КГ||, псрсрцГхнии 4,24У

Мшичгишмопная ентмосгъ промежуточной > хранилища 0,130

'¿кииушяииоииые трат и» промежуточное хриингишс 2,220

Иитхчнииоинвя стимосп» мсиильпнка 2,1X3

' )кся>1\в штоиш л' -шра пя мшилмшк 7,572 •

К<|ц(сйнср ¡'оЦик 1,500 .

Контейнер СлчШг У«!9 0,К43

Коин'йиср Са*1пг НЛО 0,141

СЛО • хранилищу 0,026

МАО* бсюшмй «ишейшр 0,007

МАО- а'хнолпгическнй ктги-Йпер 0,012

МАО* альфа-кс >» л ейиер 0,047

Табл.3. Результат расчет чутггмггенмнхпи епшмоет процесса утилизации ОЯТ способом перераСктм к нзМеиеиим фактории; 13А.О • шеокоактшме отколы, САО - средне-аютвимс отходы, МАО • малоактивные отпиши.

На основе проведенного анализа о работе делается вывод о том, что, несмотря на неудачу практически вссх предыдущих попыток в налаживании международного разделения труда, все же можно ожидать переосмысления этой проблемы со стороны международного сообщества, учи-рлвая, что его осуществление будет способствовать немалой экономии финансовых средств вссх участников этого сотрудничества, устраисиию ряда трудностей правового характера, достижению общественного согласия.

Сформулированы следующие основные аргументы в пользу международной кооперации'.

- сокращение общего расхода природных ресурсов и объединение "ноу-хау" различных стран;

- более эффективный контроль за ядерным топливом и радиоактивными материалами при их концентрировании на ограниченном числе объектов;

- использование для захоронения ОЯТ наиболее подходящих геологических и гидрологических формаций и др.

Предложена организационная структура коммерческого предприятия, реализующего международную кооперацию в области обращения <1 ОЯТ, сфор-

мулированы основные принципы экономически выгодного для стран-партисров функционирования такого предприятия.

Обращено внимание на необходимость разработки новых систем к оборудования для промежуточного н окончательного хранения, в частности, контейнеров млогоцслсиого использования, пригодных для транспортирования, промежуточного хранения и окончательного захоронения ОЯТ.

Учитывая необходимость рационализации использования остаточных продуктов в ОЯТ и развитие технологии переработки, а также то обстоятельство, что рынок относительно дешевого ядерного топлива, в конце концов, будет исчерпан и спязп с конечностью сроков реализации программ разоружения, необходима разработка и осуществление международной системы обращения с ОЯТ. При этом следует учитывать необходимость длительного хранения ОЯТ в "ожидании" разиитпи технологий переработки до такого уровня, после которого извлечение вторичного топлива из малоценного (для настоящего времени) ОЯТ станет рентабельным.

Правовые аспекты рассматриваемой проблемы определяются необходимостью обеспечения баланса интересов участников "совместного предприятия", поставляющих н принимающих ОЯТ. На основе рассмотрения этой проблемы сделан вывод о том, что если придерживаться только внутринациональных .программ утилизации ОЯТ, то дальнейшее расширение использования ядерной энергии вряд ли окажется возможным по экономическим соображениям, Тем самым "зеленый свет" будет вновь дан технологиям получении электроэнергии за счет сжигания органического топлива, негативное иоздей-ствле которого на биосферу хорошо известно. Из-за экономических трудностей в некоторых странах может возникнуть н такая ситуация, когда реализация национальных программ "дешевой" утилизации ОЯТ может поставить под угрозу безопасность соседних стран. Поэтому в интересах мирового сообщества целесообразно как можно быстрее начать развитие межнациональном кооперации, как это стало обычным в некоторых других отраслях индустрии.

В работе также указывается, что возрастающие финансовые и научно-технические возможности межнациональной кооперации в области стратегии обращения с ОЯТ позволят более полно учитывать конструктивные особенности той или иной АЭС (вид топлива, емкость хранилищ н др.), индивидуальные характеристики отработавших топливных элементов (глубина выгорания, количество и качество остаточных делящихся материалов и т.д.), npifc ннмать правильные технические решения на весьма важном этапе топливного цикла АЭС - этапе утилизации ОЯТ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнен, исходя из конечной цели утилизации ОЯТ (обеспечение безопасности среды обитания человека в течение всего периода переработки и длительного хранения радиоактивных отходов), комплексный анализ физико-технических и экологических факторов, экономических оценок, вопросов международного сотрудничества в области обращения с отработавшим ядерным топливом. Разработаны критерии и оценочные нормы, рекомендации, касающиеся выбора рационального пути обращения с отработавшим ядерным топливом атомных электростанций,

2. В качестве основного критерия выбора пути утилизации ОЯТ принята экономическая эффективность - минимум затрат. При этом учтены: начальное обогащение топлива, изотопный состав ОЯТ, глубина выгорания, радиоактивность, тепловыделение отработавших топливных сборок (ОТВС) и другие факторы. Учтены также такие современные возможности технических средств и технологий обращения с ОЯТ: наличие универсальных контейнеров для транспортирования ОЯТ, вместимость их по топливу, мощность предприятий, занимаемые объемы отходов, энергозатраты, экологические нагрузки при получении топливного сырья, при разделении изотопов, при обеспечении радиационной безопасности хранилищ и могильников.

3. На основе факторного анализа разработана методика, позволяющая определить влияние различных составляющих, обусловленных процессом захоронения ОЯТ, на стоимость всего топливного цикла.

4. На основании сравнительного анализа результатов исследований экономических показателей путей утилизации ОЯТ, выполненных в различных с транах, сделан вывод об экономическом преимуществе пути непосредственного захоронения ОЯТ на данном этапе развития атомной энергетики.

5. Сделан вывод, что ни один т сравниваемых путей: восстановительной переработки или непосредственного захоронения, - не имеет существенных преимуществ по площадям могильников для ОЯТ или высокоактивных отхйдов. Предложены организационные принципы создания международных могильников для топливных сборок и высокоактивных отходов переработки ОЯТ.

6. Показано, что непосредственное захоронение ОЯТ имеет некоторые преимущества экологического характера по сравнению с переработкой за счет уменьшения коллективной дозы облучения персонала на 10-15%. Что касается дозовых нагрузок населения при обоих путях утилизации ОЯТ, то эти нагрузки по много раз ниже естественного облучения.

7. Рекомендации работы могут быть использованы в странах с развитой атомной энергетикой или с развитыми технологиями получения, обогащения, использования и утилизации ядерного топлива. В особенности это относится к европейским странам - Германии, Франции, Англии, России, среди которых сравнительно легко может быть организована международная кооперация. Ав-

тор предлагает создание международной системы обращения с отработавшим ядерным топливом. Основой такой системы является коммерческое совместное предприятие, которое само выбирает пути утилизации ОЯТ: немедленную перс-работку после получения ОЯТ, промежуточное хранение, переработку в более позднее время, захоронение, исходя из экономических соображений и ситуации на рынке. При этом совместное предприятие может получить прибыль, реализуя продукты переработки.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1.Reprocessing - Waste Disposal through Recycling and its Problems, "Annual Meeting of GCI", Saarbruckcn, Marz 1985, 15 pp.

2. Evolution of Fuel Cyclc Policies and Utility Programs, "Annual Meeting of the World Nuclear Fucl'Market (WNFM), Seville, October 1988,7 pp.

3. A German Vievv on Reprocessing and the Back End of the Nuclear Fuel Cyclc, "(Jranium institute Meeting", Helsinki, May 1990, 19 pp.

4. Reflections Concerning GKN Spent Fuel Management in 1994/95, Gemeinschaftskernkraihvcrk Neckar GmbH, Ncckarvvcsthcim, March 1994, 30 pp.

5. B.Xemi. Размышления о стратегии утилизации от работавшего ядерного топлива. D сб.: Вопросы утилизации радиоактивных отходов. Препринт N 1, СПбГТУ, апрель, 1995,10 с.