Не стоит прибедняться
ТЕМА НОМЕРА / #8_2019
Текст: Надежда КУДРИНА / Иллюстрация: Влад Суровегин
Обедненный гексафторид урана (ОГФУ), так называемые урановые «хвосты», — один из примеров рециклинга в атомной отрасли. Переработка «хвостов» для Росатома сегодня — эффективный бизнес и расширение топливной базы. Тема ОГФУ обсуждалась в середине ноября на заседании Общественного совета госкорпорации.
Мировая энергетика пока на 85% зависит от сжигания углеводородов, что негативно сказывается на динамике выбросов СО₂ и усугубляет изменение климата, отметил директор по управлению жизненным циклом ядерно-топливного цикла и АЭС госкорпорации «Росатом» Владислав Корогодин, выступая на Общественном совете.
Согласно Парижскому соглашению по климату от 2015 года, миру нужно удерживать рост глобальной средней температуры в пределах +2 °C, сокращая выбросы СО₂ или хотя бы не разгоняя их рост. Без атомной энергетики тут не обойтись — это сегодня самый индустриально подготовленный безуглеродный источник производства электроэнергии.
По мнению В. Корогодина, решение проблем экологии, задач сохранения органики и снижения выбросов СО₂ создает предпосылки для масштабного роста ядерной энергетики в XXI веке. Ключевые условия такого масштабного роста — гарантированная безопасность, конкурентоспособность (в первую очередь, с другими источниками генерации), отсутствие ограничений по ресурсной базе, минимизация отходов, требующих захоронения. Исходя из этих условий и на основании многофакторного анализа, включающего оценку ограничений по ресурсной базе, Росатом совместно с учеными из Курчатовского института и Российской академии наук разработал стратегию развития ядерной энергетики России до 2050 и в перспективе — до 2100 года. Эта стратегия была в декабре прошлого года утверждена президиумом Научно-технического совета Росатома.
В соответствии со стратегией, ядерная энергетика России перейдет на двухкомпонентную систему на базе хорошо проработанной и развивающейся технологии реакторов ВВЭР в сочетании с реакторами на быстрых нейтронах. Последние помимо выработки электроэнергии будут обеспечивать воспроизводство ядерного топлива, а также дожигание высокоактивных долгоживущих минорных актинидов с целью снижения радиоактивности материалов, остающихся после переработки ОЯТ. Это позволит обеспечить переход к замкнутому топливному циклу и масштабный рост атомных мощностей для увеличения доли надежной безуглеродной энергетики.
Технологии быстрых реакторов нуждаются в совершенствовании по экономическим показателям. В Росатоме ведутся исследования в этом направлении. Что касается ВВЭР, учитывая современный объем действующих мощностей, портфель заказов Росатома по всему миру и проектный срок службы реактора (60 лет), потребности парка АЭС российского дизайна в уране в перспективе будут только возрастать.
Таким образом, чтобы обеспечить топливом все свои обязательства, госкорпорация стремится сформировать долгосрочную и диверсифицированную сырьевую базу с низкой себестоимостью. Гарантия обеспечения топливом на длительный срок — одно из важнейших требований заказчиков при заключении контрактов на строительство атомных станций, подчеркнул В. Корогодин.
В качестве примера диверсификации сырья он привел Китай. Сегодня одну треть сырьевой базы китайской атомной энергетики составляет добыча урана внутри страны, треть — добыча на зарубежных активах, и еще одна треть — это покупки на рынке. Китай, так же как и Россия, планирует развивать генерацию электроэнергии на быстрых реакторах.
Согласно Парижскому соглашению по климату от 2015 года, миру нужно удерживать рост глобальной средней температуры в пределах +2 °C, сокращая выбросы СО₂ или хотя бы не разгоняя их рост. Без атомной энергетики тут не обойтись — это сегодня самый индустриально подготовленный безуглеродный источник производства электроэнергии.
По мнению В. Корогодина, решение проблем экологии, задач сохранения органики и снижения выбросов СО₂ создает предпосылки для масштабного роста ядерной энергетики в XXI веке. Ключевые условия такого масштабного роста — гарантированная безопасность, конкурентоспособность (в первую очередь, с другими источниками генерации), отсутствие ограничений по ресурсной базе, минимизация отходов, требующих захоронения. Исходя из этих условий и на основании многофакторного анализа, включающего оценку ограничений по ресурсной базе, Росатом совместно с учеными из Курчатовского института и Российской академии наук разработал стратегию развития ядерной энергетики России до 2050 и в перспективе — до 2100 года. Эта стратегия была в декабре прошлого года утверждена президиумом Научно-технического совета Росатома.
В соответствии со стратегией, ядерная энергетика России перейдет на двухкомпонентную систему на базе хорошо проработанной и развивающейся технологии реакторов ВВЭР в сочетании с реакторами на быстрых нейтронах. Последние помимо выработки электроэнергии будут обеспечивать воспроизводство ядерного топлива, а также дожигание высокоактивных долгоживущих минорных актинидов с целью снижения радиоактивности материалов, остающихся после переработки ОЯТ. Это позволит обеспечить переход к замкнутому топливному циклу и масштабный рост атомных мощностей для увеличения доли надежной безуглеродной энергетики.
Технологии быстрых реакторов нуждаются в совершенствовании по экономическим показателям. В Росатоме ведутся исследования в этом направлении. Что касается ВВЭР, учитывая современный объем действующих мощностей, портфель заказов Росатома по всему миру и проектный срок службы реактора (60 лет), потребности парка АЭС российского дизайна в уране в перспективе будут только возрастать.
Таким образом, чтобы обеспечить топливом все свои обязательства, госкорпорация стремится сформировать долгосрочную и диверсифицированную сырьевую базу с низкой себестоимостью. Гарантия обеспечения топливом на длительный срок — одно из важнейших требований заказчиков при заключении контрактов на строительство атомных станций, подчеркнул В. Корогодин.
В качестве примера диверсификации сырья он привел Китай. Сегодня одну треть сырьевой базы китайской атомной энергетики составляет добыча урана внутри страны, треть — добыча на зарубежных активах, и еще одна треть — это покупки на рынке. Китай, так же как и Россия, планирует развивать генерацию электроэнергии на быстрых реакторах.
Отходы или сырье?
Природный уран содержит в основным изотоп ²³⁸U, содержание изотопа ²³⁵U в нем около 0,711%. Технология обогащения урана, которой располагает Росатом, — самая эффективная в мире, она позволяет максимально извлекать ²³⁵U. Кроме того, у Росатома самые значительные мощности по обогащению, обеспечивающие потребности как российских атомных станций, так и четверти мирового рынка реакторов западного дизайна. Горизонт заключенных топливных контрактов Росатома уходит за 2030 год.
Природный уран содержит в основным изотоп ²³⁸U, содержание изотопа ²³⁵U в нем около 0,711%. Технология обогащения урана, которой располагает Росатом, — самая эффективная в мире, она позволяет максимально извлекать ²³⁵U. Кроме того, у Росатома самые значительные мощности по обогащению, обеспечивающие потребности как российских атомных станций, так и четверти мирового рынка реакторов западного дизайна. Горизонт заключенных топливных контрактов Росатома уходит за 2030 год.
Справка
В начале ноября Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» заключила с китайскими компаниями CNEIC, CNLNPC и CNSP (входят в состав Китайской национальной ядерной корпорации, CNNC) контракт на поставку ядерного топлива для энергоблоков №№ 3, 4 АЭС «Сюдайпу», которые будут построены по российскому проекту ВВЭР‑1200. Пуск третьего блока АЭС «Сюйдапу» запланирован на 2027 год, четвертого — на 2028 год.
Российские обогатительные мощности необходимо загружать урановым сырьем, сохраняя конкурентоспособность по цене конечного продукта — обогащенного урана и ядерного топлива. Сейчас в мире ежегодно добывается около 50 тыс. тонн природного урана. Но есть и другие источники, в число которых входит ОГФУ (содержание изотопа ²³⁵U там ниже, чем в природном).
Всего в мире накоплено порядка 2 млн тонн ОГФУ (за все время развития атомной индустрии). Эти «хвосты» зачастую достаточно богаты и имеют хороший потенциал дополнительного извлечения ²³⁵U; его реализация позволит снизить потребности в добыче природного урана как невосполнимого природного сырья, отмечают в Росатоме.
Кроме того, есть такие продукты переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), как регенерированный уран (в мире 350 тыс. тонн эквивалента тяжелого металла в виде ОЯТ и 70 тыс. тонн — в виде складских запасов; ежегодно поступает из производства около 2 тыс. тонн эквивалента тяжелого металла). Потенциал этого материала также реализуется. В России весь регенерированный уран, получаемый от переработки российского ОЯТ, используется при производстве топлива для реакторов РБМК (в нашей стране эксплуатируется 10 таких реакторов). Многолетний опыт использования топлива из регенерированного урана накоплен у французской компании Orano (бывш. Areva).
Плутоний, как неоднократно рециклированное сырье для реакторов на тепловых нейтронах, можно эффективно использовать при расширении парка реакторов на быстрых нейтронах в замкнутом ядерном топливном цикле.
По запасам урана Россия занимает четвертое место в мире, но имеет лишь 2% мировых запасов урана с низкой себестоимостью. Поэтому добыча урана с более низкой себестоимостью осуществляется на зарубежных рудниках, принадлежащих Росатому. В последние годы, на фоне падения цен на уран после фукусимских событий, запасы с низкой себестоимостью добычи резко сокращаются. В связи с масштабными программами строительства новых АЭС в Азии конкуренция за природный уран будет нарастать, соответственно, следует ожидать увеличения цены на него, полагают эксперты.
До 2030 года обеспеченность Росатома сырьем с низкой себестоимостью будет составлять 75%, но после этого потребности (в том числе для обеспечения зарубежных топливных контрактов) будут возрастать. На этом фоне так называемый «вторичный уран» становится ценным и экономически привлекательным сырьем и хорошей альтернативой добыче урана с высокой себестоимостью.
Всего в мире накоплено порядка 2 млн тонн ОГФУ (за все время развития атомной индустрии). Эти «хвосты» зачастую достаточно богаты и имеют хороший потенциал дополнительного извлечения ²³⁵U; его реализация позволит снизить потребности в добыче природного урана как невосполнимого природного сырья, отмечают в Росатоме.
Кроме того, есть такие продукты переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), как регенерированный уран (в мире 350 тыс. тонн эквивалента тяжелого металла в виде ОЯТ и 70 тыс. тонн — в виде складских запасов; ежегодно поступает из производства около 2 тыс. тонн эквивалента тяжелого металла). Потенциал этого материала также реализуется. В России весь регенерированный уран, получаемый от переработки российского ОЯТ, используется при производстве топлива для реакторов РБМК (в нашей стране эксплуатируется 10 таких реакторов). Многолетний опыт использования топлива из регенерированного урана накоплен у французской компании Orano (бывш. Areva).
Плутоний, как неоднократно рециклированное сырье для реакторов на тепловых нейтронах, можно эффективно использовать при расширении парка реакторов на быстрых нейтронах в замкнутом ядерном топливном цикле.
По запасам урана Россия занимает четвертое место в мире, но имеет лишь 2% мировых запасов урана с низкой себестоимостью. Поэтому добыча урана с более низкой себестоимостью осуществляется на зарубежных рудниках, принадлежащих Росатому. В последние годы, на фоне падения цен на уран после фукусимских событий, запасы с низкой себестоимостью добычи резко сокращаются. В связи с масштабными программами строительства новых АЭС в Азии конкуренция за природный уран будет нарастать, соответственно, следует ожидать увеличения цены на него, полагают эксперты.
До 2030 года обеспеченность Росатома сырьем с низкой себестоимостью будет составлять 75%, но после этого потребности (в том числе для обеспечения зарубежных топливных контрактов) будут возрастать. На этом фоне так называемый «вторичный уран» становится ценным и экономически привлекательным сырьем и хорошей альтернативой добыче урана с высокой себестоимостью.
В сухом остатке
При обогащении 1 тыс. тонн природного урана образуется 100 тонн обогащенного уранового продукта и 900 тонн так называемого отвала, или «хвоста». «Богатый хвост» можно направлять на повторную переработку, в результате которой образуется дополнительный обогащенный урановый продукт, а объем дважды обедненного ГФУ сокращается.
В России обогащение урана осуществляется на четырех площадках, входящих в контур ТК «ТВЭЛ»: Уральском электрохимическом комбинате (УЭХК) в Новоуральске, Электрохимическом заводе (ЭХЗ) в Зеленогорске, Сибирском химическом комбинате (СХК) в Северске и Ангарском электролизном химическом комбинате (АЭХК) в Ангарске. Там же складируется ОГФУ, как накопленный, так и ввозимый из-за рубежа.
Росатом перерабатывает «хвосты» с содержанием 0,1−0,3% ²³⁵U, которые не могут эффективно дообогатить зарубежные игроки. В зависимости от уровня развития технологии обогащения доля остаточного содержания ²³⁵U в ОГФУ варьируется. Чем менее совершенна технология обогащения, тем выше остаточное содержание урана. На первом поколении газовых центрифуг в «хвостах» оставалось содержание ²³⁵U на уровне 0,4%. Современные российские газовые центрифуги позволяют сократить это содержание до 0,1%, а иногда и до 0,08% и ниже, таким образом повысив эффективность использования уже добытого сырья.
Оставшийся обедненный уран, состоящий в основном из ²³⁸U, — готовый материал для изготовления зон воспроизводства в реакторах на быстрых нейтронах, количество которых планируется увеличить в рамках перехода к двухкомпонентной ядерной энергетике.
Транспортировка ОГФУ и обогащенного уранового продукта заказчику регулируется строгими международными нормами, отмечают в Росатоме.
«Условия перевозки утверждены во всем мире: емкости для перевозки (транспортно-упаковочные контейнеры — ТУКи) объемом 4 м³ должны выдерживать падение с высоты, горение продолжительностью до часа, аварии и крушения. Они абсолютно безопасны и для морской, и для наземной транспортировки», — говорит консультант ВНИИХТ, профессор, эксперт МАГАТЭ Виктор Середенко.
По его словам, дообогащение — элемент экономических отношений, которые строятся в полном соответствии с нормами и рекомендациями агентства. Комиссия МАГАТЭ отметила, что «ОГФУ рассматривается как ценный энергетический продукт-ресурс, потенциальный источник изотопа ²³⁵U и соединений фтора», сообщил В. Середенко.
На каждой площадке действует система экологического мониторинга. За весь срок хранения ОГФУ ни в России, ни в мире не было зафиксировано ни одного существенного с точки зрения безопасности инцидента. Для хранения ОГФУ предприятию необходимо получить лицензию Ростехнадзора. Безопасность хранения регулярно проверяют международные эксперты. По данным ТВЭЛ, только за последние три года предприятия компании прошли более десятка международных аудитов, не выявивших нарушений в сфере хранения ОГФУ.
Кроме того, с 2009 года на Электрохимическом заводе эксплуатируется установка по переработке ОГФУ W-ЭХЗ. С помощью обесфторивания она переводит ОГФУ в обедненную закись-окись урана (ОЗОУ) — химически инертную, нелетучую, нерастворимую в воде стабильную безопасную устойчивую форму. ОЗОУ в небольших количествах используется при производстве топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Кроме того, она применяется для биологической защиты персонала АЭС и медперсонала на установках лучевой диагностики в ядерной медицине, создания балластных грузов и противовесов в судо- и авиастроении, космонавтике.
Также в процессе переработки получают плавиковую кислоту (применяется в атомной отрасли и в народном хозяйстве: в стекольной, нефтехимической, металлургической промышленности для травления, полирования, электрохимической переработки и т. п.) и безводный фтористый водород (используется для производства фторопластов, хладонов, фреонов, а также на конверсионном производстве СХК).
Большие объемы накопленного ОГФУ, а также особые условия его хранения побудили Росатом разработать специальную программу безопасного обращения с обедненным гексафторидом урана. Основная задача — планомерное сокращение его запасов, а затем и к полной их ликвидации. Процесс не предусматривает захоронения отходов.
Программа предполагает использовать все «богатые» отвалы, которые были переработаны ранее в условиях менее совершенных технологий получения обогащенного урана. Также она предусматривает увеличение числа обесфторивающих установок.
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.
10 лет назад французская Areva (сегодня Orano) локализовала на ЭХЗ технологию обесфторивания. В ближайшие годы на этом же комбинате планируется запустить вторую установку W2-ЭХЗ, что позволит удвоить мощности переработки. В более долгосрочных планах — запуск установки на УЭХК. Общий объем финансирования проектов — около 20 млрд руб. Финансироваться эта программа будет из инвестиционных средств и резервных фондов Росатома, а также за счет средств, полученных от дообогащения зарубежных «хвостов». Корпорация не будет обращаться за дополнительным финансированием к государству, несмотря на то что основные объемы запасов ОГФУ были сформированы за годы советского атомного проекта.
При обогащении 1 тыс. тонн природного урана образуется 100 тонн обогащенного уранового продукта и 900 тонн так называемого отвала, или «хвоста». «Богатый хвост» можно направлять на повторную переработку, в результате которой образуется дополнительный обогащенный урановый продукт, а объем дважды обедненного ГФУ сокращается.
В России обогащение урана осуществляется на четырех площадках, входящих в контур ТК «ТВЭЛ»: Уральском электрохимическом комбинате (УЭХК) в Новоуральске, Электрохимическом заводе (ЭХЗ) в Зеленогорске, Сибирском химическом комбинате (СХК) в Северске и Ангарском электролизном химическом комбинате (АЭХК) в Ангарске. Там же складируется ОГФУ, как накопленный, так и ввозимый из-за рубежа.
Росатом перерабатывает «хвосты» с содержанием 0,1−0,3% ²³⁵U, которые не могут эффективно дообогатить зарубежные игроки. В зависимости от уровня развития технологии обогащения доля остаточного содержания ²³⁵U в ОГФУ варьируется. Чем менее совершенна технология обогащения, тем выше остаточное содержание урана. На первом поколении газовых центрифуг в «хвостах» оставалось содержание ²³⁵U на уровне 0,4%. Современные российские газовые центрифуги позволяют сократить это содержание до 0,1%, а иногда и до 0,08% и ниже, таким образом повысив эффективность использования уже добытого сырья.
Оставшийся обедненный уран, состоящий в основном из ²³⁸U, — готовый материал для изготовления зон воспроизводства в реакторах на быстрых нейтронах, количество которых планируется увеличить в рамках перехода к двухкомпонентной ядерной энергетике.
Транспортировка ОГФУ и обогащенного уранового продукта заказчику регулируется строгими международными нормами, отмечают в Росатоме.
«Условия перевозки утверждены во всем мире: емкости для перевозки (транспортно-упаковочные контейнеры — ТУКи) объемом 4 м³ должны выдерживать падение с высоты, горение продолжительностью до часа, аварии и крушения. Они абсолютно безопасны и для морской, и для наземной транспортировки», — говорит консультант ВНИИХТ, профессор, эксперт МАГАТЭ Виктор Середенко.
По его словам, дообогащение — элемент экономических отношений, которые строятся в полном соответствии с нормами и рекомендациями агентства. Комиссия МАГАТЭ отметила, что «ОГФУ рассматривается как ценный энергетический продукт-ресурс, потенциальный источник изотопа ²³⁵U и соединений фтора», сообщил В. Середенко.
На каждой площадке действует система экологического мониторинга. За весь срок хранения ОГФУ ни в России, ни в мире не было зафиксировано ни одного существенного с точки зрения безопасности инцидента. Для хранения ОГФУ предприятию необходимо получить лицензию Ростехнадзора. Безопасность хранения регулярно проверяют международные эксперты. По данным ТВЭЛ, только за последние три года предприятия компании прошли более десятка международных аудитов, не выявивших нарушений в сфере хранения ОГФУ.
Кроме того, с 2009 года на Электрохимическом заводе эксплуатируется установка по переработке ОГФУ W-ЭХЗ. С помощью обесфторивания она переводит ОГФУ в обедненную закись-окись урана (ОЗОУ) — химически инертную, нелетучую, нерастворимую в воде стабильную безопасную устойчивую форму. ОЗОУ в небольших количествах используется при производстве топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Кроме того, она применяется для биологической защиты персонала АЭС и медперсонала на установках лучевой диагностики в ядерной медицине, создания балластных грузов и противовесов в судо- и авиастроении, космонавтике.
Также в процессе переработки получают плавиковую кислоту (применяется в атомной отрасли и в народном хозяйстве: в стекольной, нефтехимической, металлургической промышленности для травления, полирования, электрохимической переработки и т. п.) и безводный фтористый водород (используется для производства фторопластов, хладонов, фреонов, а также на конверсионном производстве СХК).
Большие объемы накопленного ОГФУ, а также особые условия его хранения побудили Росатом разработать специальную программу безопасного обращения с обедненным гексафторидом урана. Основная задача — планомерное сокращение его запасов, а затем и к полной их ликвидации. Процесс не предусматривает захоронения отходов.
Программа предполагает использовать все «богатые» отвалы, которые были переработаны ранее в условиях менее совершенных технологий получения обогащенного урана. Также она предусматривает увеличение числа обесфторивающих установок.
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.
10 лет назад французская Areva (сегодня Orano) локализовала на ЭХЗ технологию обесфторивания. В ближайшие годы на этом же комбинате планируется запустить вторую установку W2-ЭХЗ, что позволит удвоить мощности переработки. В более долгосрочных планах — запуск установки на УЭХК. Общий объем финансирования проектов — около 20 млрд руб. Финансироваться эта программа будет из инвестиционных средств и резервных фондов Росатома, а также за счет средств, полученных от дообогащения зарубежных «хвостов». Корпорация не будет обращаться за дополнительным финансированием к государству, несмотря на то что основные объемы запасов ОГФУ были сформированы за годы советского атомного проекта.
Справка
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 промежуточными или конечными товарными продуктами (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. Конверсия ОГФУ также необходима в качестве отправного звена большинства 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 служит 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, металлокерамики 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
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #8_2019