Наследие обогащения


Текст: Ингард ШУЛЬГА

Обедненный уран — один из самых противоречивых продуктов ядерной индустрии. К большей его части сегодня относятся как к проблемным отходам. В то же время некоторая, в перспективе возрастающая его доля может рассматриваться как уникальное сырье, нашедшее практическое применение во многих областях.

Фото: Росатом, Google.com, Flickr/IAEA, TASS
По разным оценкам, в мире накоплено 1,5–2 млн тонн обедненного урана, возникшего в результате изотопного обогащения. Подавляющая часть этого объема отправляется на открытое хранение на складах разделительных заводов в специальных стальных емкостях, в виде гексафорида обедненного урана, или, как принято говорить, обедненного гексафторида урана (ОГФУ).

Эта субстанция может рассматриваться как крупнейший потенциальный вторичный источник урана, теоретически способный (при полном прекращении добычи и исчерпании складских запасов, а также избытке разделительных мощностей) обеспечивать мировую атомную индустрию в течении 6–7 лет при текущем объеме реакторных потребностей. Однако при сегодняшнем незначительном уровне использования такого вторсырья для получения делящегося изотопа оксидного уранового топлива оно покрывает менее 1 % глобальных потребностей в уране. Расход обедненного урана (ОУ) на другие цели тоже мизерный по сравнению с его запасами. При этом ежегодно образуется 40–60 тыс. тонн нового обедненного урана. Формы утилизации ОГФУ, распространенные сегодня, не влияют или слабо влияют на темпы накопления ОУ (см. Справку). Так что его запасы непрерывно увеличиваются. Что же делать с горами отвалов обогащения?
Рост обеднения
При химической конверсии объем обедненного урана не меняется, хотя этот процесс заметно сокращает количество ОГФУ. Проекты обогащения ОГФУ до сих пор сдерживали рост объема ОУ незначительно. Это связано как с ограниченными масштабами таких проектов, так и с технологическими причинами: в отличие от первичного обогащения природного сырья, при прямом обогащении ОГФУ во вторичный отвал направляется большая доля исходного сырья. Практика разбавления ВОУ, при которой используется обедненный уран, прошла максимум своего применения и не ведет к снижению запасов ОУ. Мировое потребление MOX-топлива, для производства которого также применяется обедненный уран, сокращает годовой прирост его объема лишь на доли процента. Изъятия ОУ на другие нужды также мизерны по сравнению с объемом мировых отвалов обогащения. Таким образом, все получившие сегодня распространение формы утилизации ОГФУ не способны сдержать рост мирового объема необлученного обедненного урана.
Метаморфозы отвала
Бóльшая часть отвалов разделительных заводов хранится в виде гексафторида урана — химически агрессивного соединения с низкой радиоактивностью (см. Справку), которое при атмосферном давлении и температуре ниже ~560 °Cпредставляет собой бесцветные кристаллы. Часть обедненного урана хранится в других химических формах, а небольшая доля находит полезное применение.

Обедненный уран — сырье ядерной чистоты, что делает его привлекательным для целей производства ядерного топлива и для некоторых других направлений утилитарного использования.

Существуют следующие варианты обращения с этим сырьем:
  • ОГФУ может проходить химическую переработку (деконверсию или просто конверсию), результатом которой обычно становится получение оксидов урана (U3O8 или, реже для данного процесса, — UO2), а также различных веществ, служащих промежуточным или конечным товарным продуктом (тетрафторид урана UF4, водный и безводный фтороводород HF, тетрафторид кремния SiF4, моносилан SiH4, шестифтористая сера, или элегаз, SF6 и так далее). Последние, как отчасти и тетрафторид урана, отличаются высокой химической стабильностью и потому представляют собой практически оптимальную форму для долговременного хранения обедненного урана — вариант, сопряженный с существенно меньшими рисками, чем долгосрочное хранение химически активного ОГФУ (см. Справку). Конверсия ОГФУ также необходима в качестве отправного звена большинства приводимых далее других направлений использования ОУ.
  • Обедненный уран в форме диоксида служит одним из компонентов уран-плутониевого MOX-топлива в наиболее распространенном его варианте. Этот компонент составляет обычно свыше 90 % топливной матрицы при любых изотопном составе и доле плутония. Сегодня в мире (главным образом в Европе) используется не более 150–200 тонн подобного топлива, на которое уходит менее 1 % объема глобального накопления ОГФУ. При этом MOX позволяет заместить до 2–3 % мировых потребностей в уране.
  • ОУ может использоваться для разбавления высокообогащенного урана (ВОУ) при производстве топлива на базе диоксида урана. Этот вариант нашел применение прежде всего при утилизации запасов оружейного урана в России и США, признанных в этих странах избыточными.
  • Обогащение ОГФУ также применяется для производства свежего ядерного топлива (в качестве как самостоятельного способа получения обогащенного урана, так и вспомогательной технологии, используемой в комбинации с разбавлением ВОУ).
  • Извлеченный из ОГФУ уран имеет «нетопливные» варианты использования. Например, он применяется при производстве материалов (сплавов, специальных бетонов, маталлокерамики и так далее), предназначенных для биологической защиты от жесткого ионизирующего (гамма-) излучения. В этом отношении обедненный уран в несколько раз эффективнее свинца, широко используемого для тех же целей. Защита, содержащая ОУ, применяется, например, в РИТЭГах, гамма-терапевтических аппаратах, гамма-дефектоскопах, защитных контейнерах и так далее. Высочайшая удельная массовая плотность урана (в этом отношении он уступает лишь таким редким и более дорогим металлам, как осмий, иридий и платина, превосходя свинец в 1,7 раза) обуславливает его применение в авиации, судостроении и ряде других областей (в балластах, противовесах, гироскопах и так далее). Обедненный уран, легированный другими металлами (например, титаном или молибденом) и прошедший специальную закалку для вящей прочности, используется, например, в обычных боеприпасах в качестве пробивного материала (в бронебойных снарядах и т. п.).
  • Наконец, обедненный уран — стратегически важное сырье: он оптимален в качестве основного вещества зон воспроизводства реакторов на быстрых нейтронах, работающих в уран-плутониевом цикле. По этой причине государства, связывающие будущее своей атомной энергетики с замкнутым ЯТЦ на базе (в основном) быстрых реакторов такого типа (Россия, Китай, Франция и другие), планируют использовать значительную часть «наследия обогащения» именно таким образом.
Радиоактивность и токсичность обедненного урана
Удельная радиоактивность обедненного урана заметно ниже, чем природного, поскольку в процессе обогащения значительная часть изотопа 234U (дающего около половины активности естественного металла) переходит в обогащенный урановый продукт (ОУП). Более того, даже активность ОГФУ, полученного от обогащения регенерированного урана, непосредственно после процесса изотопного разделения сравнима с активностью, например, природного урана (что объясняется, в частности, переходом большей части ²³²U во вторичный ОУП). Однако со временем активность ОГФУ несколько возрастает (оставаясь слабой) из-за развития цепочки радиоактивного распада. Активность обедненного необлученного урана в малых количествах настолько невелика, что он нашел применение, например, в зубном протезировании. ОГФУ, возникающий в результате обогащения необлученного урана, заметно «фонит» лишь при больших объемах, сконцентрированных в пространстве, однако и в этом случае вряд ли можно говорить о значимых рисках развития онкологических заболеваний, обусловленных радиоактивностью.

В то же время высокая химическая агрессивность гексафторида урана (сильнейшего окислителя) требует особо тщательного подхода к его изоляции от окружающей среды. Контакт шестифтористого урана с водой, даже с небольшим количеством атмосферной влаги, приводит к образованию аэрозолей или паров фторида уранила (UO2F2) и фтороводорода (HF; при достаточном количестве воды — его водного раствора, т.е. плавиковой кислоты). Последняя опасна при контакте с организмом человека, в том числе при вдыхании паров значимой концентрации. Важнейшим барьером, отделяющим ОГФУ от внешней среды, служат емкости для хранения обедненного гексафторида, которые изготавливаются из легированной углеродистой стали, имеют толщину стенок около 1 см и рассчитаны на экстремальные механические и коррозионные воздействия.
Химия и жизнь
Химическое преобразование ОГФУ, как уже отмечалось, — отправная точка большинства вариантов его использования и к тому же обеспечивает перевод ОУ в наиболее безопасную форму для хранения части этого сырья.

В результате такой химической переработки получаются, как правило, безводный фтороводород и/или его водный раствор (фтористоводородная, или плавиковая, кислота), которые могут продаваться на «неатомных» рынках, а также использоваться для повторного производства гексафторида урана. В последнем случае атомная отрасль получает полностью или частично замкнутый (в зависимости от масштаба конверсии ОГФУ) цикл использования фтора и одновременно обеспечивает страховку от колебаний спроса на плавиковую кислоту, который весьма неустойчив.

При вовлечении в это производство иных (помимо водорода) сырьевых химических элементов, не входящих в состав ОГФУ (например, кремния или бора), получаются другие неорганические вещества, обеспечивающие доступ к дополнительным рынкам. Например, в случае соединений кремния и фтора, таких как тетрафторид кремния, речь идет о рынках электроники, солнечной энергетики и так далее. Деконверсия ОГФУ может также использоваться для получения различных органических соединений, например, некоторых видов хладонов, не разрушающих озоновый слой Земли (применяемых, например, в качестве основы хладагентов криогенной техники). Фторсодержащие соединения, полученные в ходе химической переработки ОГФУ, также могут применяться для производства лекарств, гербицидов, полупроводников, люминесцентных ламп и других изделий электротехники, высокооктанового бензина, пластмасс, алюминия и так далее.

Поэтому конверсия ОГФУ сегодня — ключевая технология его утилизации, развитием которой озабочен ряд стран со значительной атомной энергетикой. Крупномасштабные проекты химической переработки обедненного гексафторида осуществляют старейшие ядерные державы, в которых накопилось наибольшее количество отвала обогащения: Франция, США, Россия, Великобритания. Производительность действующих предприятий конверсии ОГФУ (свыше 60 тыс. тонн в год; здесь и далее — в урановом эквиваленте) уже превосходит среднегодовые темпы накопления обедненного гексафторида, и в ближайшем будущем этот разрыв увеличится благодаря предполагаемому открытию новых мощностей в Великобритании, США, России. По этой причине запасы обедненного урана постепенно переводятся в оксидную форму: такую трансформацию уже прошло около четверти мирового «наследия» разделительно-сублиматных комплексов, и эта доля медленно возрастает.

Пионер промышленной конверсии ОГФУ — Франция, которая с 1980-х годов осуществляла химическую переработку гексафторида на опытной установке W1 и промышленной W2 в секторе Пьерлат площадки в Трикастене и уже трансформировала значительную часть накопленного ОГФУ в оксидную форму. Действующая в Пьерлате крупнейшая в мире установка W2 имеет мощность 20 тыс. тонн в год, что почти втрое превосходит темпы образования ОГФУ в разделительном комплексе Франции. Большинство ключевых объектов комплекса расположены в том же районе, что оптимизирует логистику, в отличие от ситуации в ряде других государств. Основная продукция предприятия — закись-окись урана и плавиковая кислота. От 1 % до 3 % ОГФУ в конечном итоге преобразуется в диоксид обедненного урана, который используется (наряду с плутонием, полученным в нормандском Ла Аге) для производства MOX-топлива на заводе MELOX в атомном центре в Маркуле. Значительная часть обедненного урана в форме U3O8 складируется с целью применения в будущем в быстрых реакторах, концептуальные конструкции которых во Франции пока только прорабатываются.

В США образовалось более 800 тыс. тонн обедненного урана, из которых свыше 90 % находится в ведении структур министерства энергетики. ОГФУ возникали на площадках разделительных заводов: исторически — в Окридже (штат Теннесси), Пайктоне (Огайо) и Падъюке (Кентукки); с нынешнего десятилетия — в Юнисе (Нью-Мексико). Конверсия ОГФУ до сих пор осуществлялась на площадках в Пайктоне, Падъюке и (в незначительных масштабах) на заводе фабрикации ядерного топлива Areva в Ричланде (штат Вашингтон).

В 2000-х годах компания UDS (совместное предприятие Framatome ANP (позже Areva), EnergySolutions Inc. и Burns & Roe Enterprises) по заказу Минэнерго США построила установки конверсии ОГФУ на двух предприятиях газодиффузионного обогащения урана: закрытом заводе в Пайктоне и тогда еще действовавшем (до мая 2013 года) — в Падъюке. Установки конверсии мощностью 18 тыс. тонн в год в Падъюке и 13,5 тыс. тонн в год — в Пайктоне вступили в опытно-промышленную эксплуатацию в 2010 году. Основной продукцией комплексов конверсии в Падъюке и Пайктоне стали закись-окись урана и фтороводород. После первых двух лет работы фактическая производительность обеих площадок составляла в разные годы ~11–23 тыс. тонн в год; прежде всего за счет загрузки (до ~80 % мощности) установки в Падъюке.
Установка W-ЭХЗ на Электрохимическом заводе в Зеленогорске Красноярского края
В 2011–2016 годах объекты находились под управлением Babcock&Wilcox Conversion Services Inc. — совместного предприятия URS и Babcock&Wilcox (под конец реализации контракта ядерный бизнес B&W перешел под контроль BWXT). После примерно пяти лет работы накопились проблемы с выходом из строя оборудования, что привело к частым остановкам и длительному простою. Стала очевидной необходимость капремонта, замены ряда узлов и технологических схем в отдельных звеньях производства. С 2017 года пятилетний контракт на управление этими объектами исполняет другой консорциум — Mid-America Conversion Services (MCS; совместное предприятие компаний Atkins, Westinghouse и Fluor).

Другой крупный проект конверсии обедненного гексафторида планировала компания International Isotopes Inc. (INIS), чья дочерняя структура International Isotopes Fluorine Products Inc. (IIFP) получила 2 октября 2012 года 40-летнюю лицензию на строительство и эксплуатацию завода конверсии ОГФУ в районе Хобса (округ Ли штата Нью-Мексико). Он предусматривает строительство завода мощностью 3,7 тыс. тонн в год. Предприятие должно осуществлять ступенчатое обесфторивание ОГФУ с получением, в конечном итоге, оксидов урана, а также (с пуском первой очереди проекта) до 1400 тонн фторидов (трифторида бора BF3 и/или тетрафторида кремния SiF4) и свыше 450 тонн безводного фтористого водорода HF. В последующем компания планировала увеличить мощность завода приблизительно вдвое. Пуск предприятия первоначально намечался на конец 2013 — начало 2014 года. Однако в августе 2013 года, менее чем через год после получения лицензии, IIFP объявила о приостановке проекта на неопределенный срок, хотя в тот момент и в последующем заявляла, что не отказывается от его реализации.

В России до 2010 года промышленная химическая переработка ОГФУ не производилась, как и в большинстве других государств. В нынешнем десятилетии деконверсия в значительном масштабе начала осуществляться на установке W-ЭХЗ на Электрохимическом заводе в Зеленогорске Красноярского края. Основная часть этого комплекса базируется на локализованной по соглашениям с Areva технологии, аналогичной используемой на заводе W2 в Пьерлате. Она была построена с помощью французских компаний и введена в эксплуатацию в декабре 2009 года. Вторая очередь установки, пущенная год спустя, основана на российских разработках — технологии восстановления ОГФУ в низкотемпературной плазме. В итоге химической переработки обедненного гексафторида получаются закись-окись урана, отправляемая на хранение, а также два основных вида товарной продукции: фтористоводородная кислота с концентрацией 40 % и безводный фтористый водород (получаемый на узле ректификации по российской технологии). Установка в 2012 году вышла на проектную мощность, и впоследствии ее пиковая производительность достигала 10,8 тыс. тонн в год. К началу 2018 года на этом участке обесфторивания было переработано в общей сложности около 75 тыс. тонн ОГФУ; произведено 40,8 тыс. тонн плавиковой кислоты и около 7,8 тыс. тонн безводного фтороводорода.

В России также разрабатывались другие технологии конверсии ОГФУ, в частности, восстановление ОГФУ водородом в газопламенной установке. В результате получаются обедненный UF4 и безводный фтороводород. Обедненный тетрафторид урана менее химически активен, чем гексафторид, и потому лучше подходит для длительного хранения; кроме того, его можно использовать для производства полезной товарной продукции, например, таких бинарных неорганических соединений, как тетрагидрид кремния (он же моносилан SiH4) или трифторид бора BF3 (это предусматривает упомянутый американский проект). На основе технологии восстановления ОГФУ во фтороводородном пламени была разработана опытно-демонстрационная установка «Кедр» первоначальной мощностью порядка 2 тыс. тонн в год, предназначенная для внедрения на АЭХК. Однако проект не был реализован ни к 2010 году, как первоначально предполагалось, ни в последующие годы.

В Великобритании на площадке Кейпенхерст, где расположены два хранилища ОГФУ, относящихся к закрытому государственному газодиффузионному заводу и действующему центрифужному комплексу Urenco, завершается строительство завода конверсии, который будет ежегодно перерабатывать 7 тыс. тонн ОГФУ, получая оксид обедненного урана и порядка 5 тыс. тонн фтороводорода. Пуск предприятия, которое строится уже шесть лет с существенным перерасходом средств, задерживается примерно на 2,5 года и ожидается в конце 2018 года. Здесь планируется осуществлять переработку обедненного гексафторида со всех трех европейских площадок обогатительной компании, включая Алмело в Нидерландах и Гронау в Германии.
Мегатонны в мегаватты — последняя доставка гексафторида урана из России в США
Невыгодное обогащение
К важнейшим показателям, характеризующим технико-экономическую целесообразность обогащения отвалов, относится содержание в них 235U. Типичный диапазон для значительной части накопленных в мире отвалов — 0,25–0,35 %, что обусловлено, в частности, большим удельным весом обедненного урана, полученного на разделительных мощностях прошлых поколений с относительно невысокой эффективностью, в первую очередь газодиффузионных, преобладавших в мире до конца XX века.

По мере развития технологий разделения типичный диапазон постепенно сдвигался в сторону снижения. Самые первые варианты технологий обогащения оставляли «хвосты» с содержанием 235U подчас выше 0,4 %. Центрифуги последних поколений способны с приемлемой эффективностью снижать содержание 235U в хвостах до ~0,1–0,05 %, а лазерные технологии, внедрение которых пока не началось, предположительно будут еще более эффективно и избирательно осуществлять «сортировку» изотопов.

Кроме технического фактора, на содержание 235U в хвостах влияют экономические соображения, обусловленные изменениями рыночной конъюнктуры в сегментах природного урана и обогащения. Причем зависимость в данном случае не прямолинейная. Так, некоторое снижение цен на уран при относительном балансе спроса и предложения на мощности обогащения может стимулировать увеличение его расхода на разделительных заводах при экономии единиц работы разделения (ЕРР). Значительное удорожание урана на фоне существенного избытка мощностей обогащения (как было в первое десятилетие нынешнего века) благоприятствует снижению концентрации 235U в отвале и появлению проектов обогащения ОГФУ. Такая рыночная конъюнктура также косвенно стимулирует спрос на обедненный уран за счет другого фактора: удорожание природного урана благоприятствует оживлению сегмента MOX-топлива, а оно производится с использованием ОУ и требует химической переработки части ОГФУ. К тому же результату иногда приводят интервенции из государственных урановых резервов, особенно проекты разбавления ВОУ, в которых задействован обедненный уран.

Ситуация последних лет на рынках фронт-энда в целом характеризуется избыточным предложением в сегментах природного урана и в меньшей мере — обогащения. В сочетании с повсеместной модернизацией разделительного парка это приводит к тому, что типичное содержание 235U в отвале опускается ниже 0,25 %.

Необлученный обедненный уран как ресурс для дополнительного извлечения изотопа 235U наиболее интересен при достаточно высоких концентрациях в отвале — 0,3–0,4 % или выше. Избыток мощностей разделения приводит к появлению проектов использования подобных ОГФУ как источника делящегося изотопа. Обогащение ОУ или разбавление им ВОУ нередко в первую очередь осуществляются в отношении богатых отвалов со сравнительно высокой концентрацией 235U, тогда как деконверсию, наоборот, начинают с самых бедных. Соответственно, богатые отвалы чаще сохраняют в форме ОГФУ, поскольку перевод в оксидную форму и последующий обратный процесс сопряжены с дополнительными затратами и отвлечением мощностей. Такая расстановка приоритетов минимизирует стоимость текущего или возможного в будущем (при хорошей конъюнктуре уранового рынка) обогащения ОУ.

С учетом всех этих факторов в последние десятилетия в мире было реализовано несколько проектов обогащения ОГФУ: в России, США, Франции. ОУП из ОГФУ (включая эквивалент природного урана по содержанию 235U) использовали, помимо перечисленных стран, также в Швеции, Финляндии, Бельгии.
Уральский электрохимический комбинат, предприятие госкорпорации «Росатом». Склад № 52 отдела 7 ОГФУ (обедненного гексафторида урана)
Наиболее благоприятные условия для обогащения отвалов складывались в России, которая на время превратилась в мировой центр такого рода деятельности. В результате развала Советского Союза, сокращения активности ядерно-оружейного комплекса, атомного флота и ядерной генерации в разделительно-сублиматном комплексе бывшего СССР — крупнейшем и одном из наиболее технически эффективных в мире — возник огромный избыток мощностей разделения. Их загрузка была обеспечена, в частности, обогащением зарубежного ОГФУ с высоким содержанием 235U, которое осуществлялось с середины 1990-х годов по 2010 год в соответствии с контрактами, заключенными с Areva и Urenco.

Этот вторичный источник обеспечивал до нескольких процентов спроса на урановом рынке Европы: из России в этот регион поступало в отдельные годы более 700 тонн отвала, обогащенного, в зависимости от договоренностей, до природного либо реакторного уровня. При этом содержание 235U в первичном отвале, составлявшее во ввезенном сырье ~0,3–0,4 %, снижалось до ~0,1 %, а вторичные хвосты обогащения оставались в собственности российских предприятий. К 2010 году реализация этих контрактов завершилась. Однако продолжилось обогащение накопленного в России ОГФУ, в частности, АЭХК стал специализироваться на такого рода деятельности.

В США на государственных площадках, контролируемых министерством энергетики, хранится около 800 тыс. тонн отвала обогащения, в котором концентрация 235U за редчайшими исключениями укладывается в диапазон ~0,15–0,66 %. Около 1/3 этого ОУ имеет обогащение 0,3 % и выше. Более 50 % отвала сосредоточено на площадке в Падъюке, бóльшая часть остального — в Пайктоне. В Пайктон же перевозился гексафторид, накопленный при обогатительных комплексах военного назначения в Окридже, которые с 1940-х годов применяли главным образом (но не исключительно) газодиффузионные технологии разделения изотопов урана, в том числе самого первого поколения. Для подобных установок в целом было характерно повышенное содержание изотопа 235U в отвале (в диапазоне ~0,35–0,66 %). Такое сырье (наряду с частью ОУ, полученного в Падъюке и Пайктоне) более рентабельно для дообогащения по сравнению с «современными» ОГФУ, остающимися после центрифужного разделения на действующем заводе в Юнисе.
Обедненный уран в цифрах и фактах
В середине 2000-х годов, когда цена урана на мировом рынке стала стремительно расти, министерство энергетики США инициировало опытный проект обогащения принадлежащих государству 8,5 тыс. тонн подобных отвалов с высоким содержанием делящегося изотопа. В рамках этой программы до начала текущего десятилетия в Падъюке обогатили около 1940 тонн ОГФУ, который был использован при производстве ядерного топлива для одноблочной АЭС «Коламбия» в штате Вашингтон, загружавшейся такими ТВС с 2007 по 2015 год.

В середине 2012 года Минэнерго и компания USEC договорились об обогащении на мощностях в Падъюке 9075 тонн принадлежащего государству отвала, из которых USEC должна произвести 482 тонны низкообогащенного урана для использования на атомных станциях двух госкомпаний: региональной Energy Northwest и федеральной TVA. В соответствии с этим многосторонним соглашением было примерно на год (до конца мая 2013 года) отложено закрытие разделительного завода в Падъюке, давно ставшего нерентабельным. Топливо, произведенное из этого урана, будет поступать на государственные АЭС в США до конца 2020-х годов.

Потенциально наиболее масштабный проект обогащения ОГФУ обретает очертания в последние годы. В ноябре 2016 года Минэнерго США заключило опционное соглашение с компанией Global Laser Enrichment LLC (GLE) о поставке ей с 2024 года в течение 40 лет порядка 300 тыс. тонн обедненного урана для обогащения до природного уровня и последующей продажи этого сырья на рынке (в США — не более 2 тыс. тонн ежегодно). Сделка охватывает все оставшиеся государственные запасы ОУ с содержанием 235U на уровне 0,3 % и выше, а также часть сырья беднее этого уровня. Для обогащения таких хвостов GLE планирует ко второй половине 2020-х годов построить на площадке в Падъюке завод обогащения урана, основанный на лазерной технологии. GLE была образована в 2000-х годах с участием General Electric (51 % акций), Hitachi Ltd. (25 %) и Cameco (24 %) с целью внедрения в США одной из технологий изотопного обогащения посредством лазера, права на развитие которой были куплены у австралийской венчурной компании Silex Systems.

Эта технология фактически была одобрена для промышленного внедрения в США американским надзорным органом (Комиссией по ядерному регулированию) в сентябре 2012 года, однако с тех пор так и не началось строительство промышленных установок ни на одной из двух ранее объявленных площадок. Теоретически лазерное разделение может быть особенно эффективным для обогащения сравнительно бедного сырья, такого как ОГФУ, однако на деле коммерциализация этого процесса сильно отстает от планов, и судьба проекта оказалась под вопросом: с начала 2016 года ведущие акционеры фактически приостановили свое участие в нем. Тем не менее GLE продолжает настаивать на жизнеспособности лазерного принципа, объясняя неудачи неблагоприятной конъюнктурой уранового рынка.

Альтернативой лазерному обогащению мог бы стать проект CATUP — совместное начинание Urenco USA (фактического владельца единственного действующего в США разделительного завода в Юнисе) и ConverDyn (контролирующей сбыт единственного в стране конверсионного завода в Метрополисе). Это партнерство, созданное в начале текущего десятилетия, планировало обогащение до реакторного уровня тех же отвалов с высоким содержанием 235U из наследия Минэнерго США. Фактически предусматривалась клиринговая схема, при которой государственные ОГФУ поступали бы в Юнис в обмен на эквивалентные поставки партнерам Минэнерго произведенного в Метрополисе гексафторида урана из природного сырья. Однако проект не получил развития на фоне значительного ухудшения конъюнктуры уранового рынка и относительно медленного расширения мощностей обогащения в США.

Опытное обогащение ОГФУ осуществлялось и во Франции. В конце 2000-х годов, на фоне высоких цен уранового рынка, несколько тысяч тонн ОУ с высоким содержанием делящегося изотопа прошли обогащение до природного уровня на газодиффузионном заводе им. Жоржа Бесса в Трикастене. В тот период подходила к концу программа обогащения французских ОГФУ в России и рассматривались возможные альтернативы этой схеме. Однако с 2011 года конъюнктура уранового рынка стала ухудшаться, а в 2012 году был закрыт крупнейший газодиффузионный завод в Трикастене, и, пока в том же районе поэтапно вводилось новое центрифужное предприятие, у Areva (теперь Orano) на многие годы образовался недостаток собственных разделительных мощностей. На фоне всего этого обогащение «вторсырья» стало слишком дорогим экспериментом, лишенным экономического смысла.
Как видно из вышесказанного, большинство проектов дообогащения отвала появились в период высоких цен на продукцию фронт-энда на фоне значительного избытка мощностей разделения. Ухудшение рыночной конъюнктуры после аварии на атомной станции «­Фукусима‑1», которая с тех пор еще больше осложнилась, привело к тому, что большинство проектов обогащения хвостов были в той или иной степени заморожены. В это время мировой разделительный парк несколько сократился из-за закрытия целого ряда мощностей (достигнув минимума в 2013–2015 годах). В сложившихся условиях владельцам ряда заводов обогащения было удобнее снижать содержание 235U в отвале обогащения изрядно подешевевшего природного сырья, чем заниматься специализированными проектами дообогащения ОГФУ.

В общем, ОУ, прежде всего в форме ОГФУ, можно рассматривать как один из наиболее масштабных вторичных источников урана и фтора, потенциал которого пока не реализован. По мере «потепления» конъюнктуры уранового рынка, модернизации и расширения разделительного парка этот источник может стать ощутимым фактором на рынке фронт-энда. Развитие MOX-топлива и быстрых реакторов в некоторых странах в последующие десятилетия откроет новые резервы спроса на обедненный уран, который может только выиграть от постепенного замыкания ядерно-топливного цикла.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА