В Соединенных Штатах
вспомнили про обогащение
ТЕХНОЛОГИИ / #3_2020
Текст: Ирина ДОРОХОВА / Фото: Росатом, Centrusenergy.com
Минэнерго США в докладе «Восстановление конкурентных преимуществ ядерной энергетики США» (Restoring America's Competitive Nuclear Energy Advantage) признало, что страна находится в зависимости от зарубежных мощностей по обогащению урана. Министерство предложило сократить доступ на рынок для российского (а заодно и китайского) топлива и развивать собственные разработки нового топлива и реакторов. Дело за деньгами.
Физика обогащения
Большинство типов энергетических реакторов используют для поддержания цепной реакции изотоп урана 235U. Но в природном уране его лишь 0,7%. А, например, водо-водяные реакторы используют уран с обогащением до 5%. Работать на природном уране могут лишь тяжеловодные реакторы, однако получение тяжелой воды — дорогой процесс, это одна из причин малой распространенности таких реакторов.
Газодиффузионный метод стал первым, использованным для разделения изотопов. Он основывается на прохождении газообразного гексафторида урана (UF6) через несколько пористых фильтров. Технология основана на том, что молекулы изотопа 235U чуть легче, чем 238U — другого изотопа, содержащегося в природном уране, поэтому проходят они сквозь фильтр чуть быстрее. После каждого этапа содержание 235U увеличивается, постепенно достигая целевых показателей обогащения. Проблема в том, что процесс идет крайне медленно и требует установки огромного количества фильтров и многократных итераций. Следствие — высокие капитальные затраты на строительство предприятий и операционные — на сами фильтры, а главное — на электроэнергию. Кроме того, для газодиффузионного производства характерны высокие температура и уровень шума. Именно эта технология получила распространение в Соединенных Штатах.
В Советском Союзе (после его распада — в России), а также в других странах для обогащения используется центрифужная технология. Принцип действия центрифуг заключается в том, что гексафторид урана раскручивается в них со скоростью до 100 тыс. оборотов в минуту. При этом более легкие изотопы концентрируются во внешней зоне газового вихря, а более тяжелые — во внутренней. В итоге процесс идет быстрее и дешевле.
Экономические преимущества центрифуг по сравнению с газодиффузионным методом очевидны: потребление электроэнергии на единицу работы разделения (ЕРР) у центрифуг меньше в 50 раз. По данным WNA, на единицу работ разделения на центрифуге требуется 50 кВт·ч, тогда как на газодиффузионной установке — 2500. Итоговая себестоимость центрифуг минимум вдвое меньше, чем у газодиффузионных установок. «Центрифуги — технологическое чудо. Заходишь в цех: людей нет, тишина, хотя работают 500 тысяч центрифуг, развивающих более 1500 оборотов в секунду!» — вспоминал академик А. Ю. Румянцев (цит. по книге «Уран: геология, добыча, экономика»).
Есть и альтернативный метод. США пытаются развивать лазерную технологию обогащения, но строительство предприятия застопорилось, а часть акционеров предпочли выйти из проекта (подробности см. ниже).
Большинство типов энергетических реакторов используют для поддержания цепной реакции изотоп урана 235U. Но в природном уране его лишь 0,7%. А, например, водо-водяные реакторы используют уран с обогащением до 5%. Работать на природном уране могут лишь тяжеловодные реакторы, однако получение тяжелой воды — дорогой процесс, это одна из причин малой распространенности таких реакторов.
Газодиффузионный метод стал первым, использованным для разделения изотопов. Он основывается на прохождении газообразного гексафторида урана (UF6) через несколько пористых фильтров. Технология основана на том, что молекулы изотопа 235U чуть легче, чем 238U — другого изотопа, содержащегося в природном уране, поэтому проходят они сквозь фильтр чуть быстрее. После каждого этапа содержание 235U увеличивается, постепенно достигая целевых показателей обогащения. Проблема в том, что процесс идет крайне медленно и требует установки огромного количества фильтров и многократных итераций. Следствие — высокие капитальные затраты на строительство предприятий и операционные — на сами фильтры, а главное — на электроэнергию. Кроме того, для газодиффузионного производства характерны высокие температура и уровень шума. Именно эта технология получила распространение в Соединенных Штатах.
В Советском Союзе (после его распада — в России), а также в других странах для обогащения используется центрифужная технология. Принцип действия центрифуг заключается в том, что гексафторид урана раскручивается в них со скоростью до 100 тыс. оборотов в минуту. При этом более легкие изотопы концентрируются во внешней зоне газового вихря, а более тяжелые — во внутренней. В итоге процесс идет быстрее и дешевле.
Экономические преимущества центрифуг по сравнению с газодиффузионным методом очевидны: потребление электроэнергии на единицу работы разделения (ЕРР) у центрифуг меньше в 50 раз. По данным WNA, на единицу работ разделения на центрифуге требуется 50 кВт·ч, тогда как на газодиффузионной установке — 2500. Итоговая себестоимость центрифуг минимум вдвое меньше, чем у газодиффузионных установок. «Центрифуги — технологическое чудо. Заходишь в цех: людей нет, тишина, хотя работают 500 тысяч центрифуг, развивающих более 1500 оборотов в секунду!» — вспоминал академик А. Ю. Румянцев (цит. по книге «Уран: геология, добыча, экономика»).
Есть и альтернативный метод. США пытаются развивать лазерную технологию обогащения, но строительство предприятия застопорилось, а часть акционеров предпочли выйти из проекта (подробности см. ниже).
ВОУ-НОУ
Концепцию сделки ВОУ-НОУ (HEU-LEU), то есть «высокообогащенный уран — в низкообогащенный уран», известной также как программа «Мегатонны в мегаватты», придумал Томас Нефф — член Центра международных исследований Массачусетского технологического университета и соавтор книги «Международный урановый рынок» (1980). «Риски краха цен на поставки урана резко увеличились из-за растущей дезорганизованности в бывшем Советском Союзе. Возможный демпинг Советов может держать цены на низком уровне в течение многих лет, или, напротив, поставки могут резко иссякнуть. Действия США, таким образом, дают возможность для стабилизации коммерческих рынков на Западе», — очертил преимущества сделки Т. Нефф в статье «Большая урановая сделка», опубликованной в New York Times в октябре 1991 года.
Концепцию поддержали в Белом доме. Межправительственное соглашение было заключено между Российской Федерацией и Соединенными Штатами Америки в феврале 1993 года.
В январе 1994 года «Техснабэкспорт» и американская USEC заключили контракт. По данным годового отчета «Техснабэкспорта» за 2013 год, в соответствии с условиями сделки ОАО «Техснабэкспорт» обязалось поставить в США до конца 2013 года НОУ, полученный в результате переработки 500 тонн ВОУ, извлеченного из демонтированных ядерных боезарядов. USEC, в свою очередь, должна была разместить поставленный НОУ на открытом рынке товаров и услуг ядерного топливного цикла и оплатить его стоимость, включая затраты на разделение (ЕРР) и природный урановый компонент (ПК НОУ).
Любопытная деталь: в 1996 году Конгресс США принял закон, согласно которому USEC была приватизирована и освобождена от обязательств оплачивать ПК НОУ. Взамен с 1997 года USEC начала передавать в собственность российской стороны на территории США уран в количестве, эквивалентном ПК НОУ, бóльшая часть которого не могла быть реализована на территории США из-за установленных этим же законом квот на продажу. Но и вывезти этот уран из США было невозможно из-за отсутствия соответствующего соглашения между двумя странами.
В результате сложных переговоров, продолжавшихся почти три года, в марте 1999 года «Техснабэкспорт» заключил контракт с группой западных компаний, куда вошли канадская Cameco, французская Cogema (позднее вошла в Areva) и германо-американская Nukem, о покупке у российской стороны части ПК НОУ. В том же году Минатом подписал соглашение с министерством энергетики США о перемещении природного урана в Российскую Федерацию. Проблема возврата оставшейся части ПК НОУ была, таким образом, решена.
Начиная с 1996 года было подписано 20 изменений к контракту ВОУ-НОУ и девять — к контракту с группой западных компаний.
В процессе переработки ВОУ в НОУ участвовали пять предприятий, входящих в Росатом: ФГУП «ПО „Маяк“», ОАО «УЭХК», ОАО «АЭХК», ОАО «СХК», ОАО «ПО „ЭХЗ“». Технология получения разбавителя постоянно совершенствовалась: последний патент «АЭХК» получил в апреле 2013 года.
«Начиная с первой, состоявшейся в мае 1995 года из морского порта Санкт-Петербурга, поставки 24 тонн НОУ и до последней, осуществленной из того же порта в ноябре 2013 года, поставки 60 тонн российского НОУ, график его отгрузки, равно как и обязательства по поставкам ПК НОУ заказчикам, выполнялись полностью и с точным соблюдением сроков», — отмечается в годовом отчете «Техснабэкспорта» за 2013 год.
Всего с 1995 по 2013 год в США было импортировано 14 446 тонн НОУ, полученных из переработанных 500 тонн ВОУ.
Поставки из России, согласно годовому отчету «Техснабэкспорта» за 2013 год, обеспечивали около половины ежегодных потребностей США в обогащенном уране.
Концепцию сделки ВОУ-НОУ (HEU-LEU), то есть «высокообогащенный уран — в низкообогащенный уран», известной также как программа «Мегатонны в мегаватты», придумал Томас Нефф — член Центра международных исследований Массачусетского технологического университета и соавтор книги «Международный урановый рынок» (1980). «Риски краха цен на поставки урана резко увеличились из-за растущей дезорганизованности в бывшем Советском Союзе. Возможный демпинг Советов может держать цены на низком уровне в течение многих лет, или, напротив, поставки могут резко иссякнуть. Действия США, таким образом, дают возможность для стабилизации коммерческих рынков на Западе», — очертил преимущества сделки Т. Нефф в статье «Большая урановая сделка», опубликованной в New York Times в октябре 1991 года.
Концепцию поддержали в Белом доме. Межправительственное соглашение было заключено между Российской Федерацией и Соединенными Штатами Америки в феврале 1993 года.
В январе 1994 года «Техснабэкспорт» и американская USEC заключили контракт. По данным годового отчета «Техснабэкспорта» за 2013 год, в соответствии с условиями сделки ОАО «Техснабэкспорт» обязалось поставить в США до конца 2013 года НОУ, полученный в результате переработки 500 тонн ВОУ, извлеченного из демонтированных ядерных боезарядов. USEC, в свою очередь, должна была разместить поставленный НОУ на открытом рынке товаров и услуг ядерного топливного цикла и оплатить его стоимость, включая затраты на разделение (ЕРР) и природный урановый компонент (ПК НОУ).
Любопытная деталь: в 1996 году Конгресс США принял закон, согласно которому USEC была приватизирована и освобождена от обязательств оплачивать ПК НОУ. Взамен с 1997 года USEC начала передавать в собственность российской стороны на территории США уран в количестве, эквивалентном ПК НОУ, бóльшая часть которого не могла быть реализована на территории США из-за установленных этим же законом квот на продажу. Но и вывезти этот уран из США было невозможно из-за отсутствия соответствующего соглашения между двумя странами.
В результате сложных переговоров, продолжавшихся почти три года, в марте 1999 года «Техснабэкспорт» заключил контракт с группой западных компаний, куда вошли канадская Cameco, французская Cogema (позднее вошла в Areva) и германо-американская Nukem, о покупке у российской стороны части ПК НОУ. В том же году Минатом подписал соглашение с министерством энергетики США о перемещении природного урана в Российскую Федерацию. Проблема возврата оставшейся части ПК НОУ была, таким образом, решена.
Начиная с 1996 года было подписано 20 изменений к контракту ВОУ-НОУ и девять — к контракту с группой западных компаний.
В процессе переработки ВОУ в НОУ участвовали пять предприятий, входящих в Росатом: ФГУП «ПО „Маяк“», ОАО «УЭХК», ОАО «АЭХК», ОАО «СХК», ОАО «ПО „ЭХЗ“». Технология получения разбавителя постоянно совершенствовалась: последний патент «АЭХК» получил в апреле 2013 года.
«Начиная с первой, состоявшейся в мае 1995 года из морского порта Санкт-Петербурга, поставки 24 тонн НОУ и до последней, осуществленной из того же порта в ноябре 2013 года, поставки 60 тонн российского НОУ, график его отгрузки, равно как и обязательства по поставкам ПК НОУ заказчикам, выполнялись полностью и с точным соблюдением сроков», — отмечается в годовом отчете «Техснабэкспорта» за 2013 год.
Всего с 1995 по 2013 год в США было импортировано 14 446 тонн НОУ, полученных из переработанных 500 тонн ВОУ.
Поставки из России, согласно годовому отчету «Техснабэкспорта» за 2013 год, обеспечивали около половины ежегодных потребностей США в обогащенном уране.
Программа «Мегатонны в мегаватты» в цифрах
Регулярные поставки высококачественного и более дешевого, по сравнению с местным, обогащенного урана привели к тому, что собственное производство обогащенного урана в США стало сокращаться.
Показательна история USEC. Она была создана как госпредприятие в 1992 году. Ей были переданы государственные мощности по обогащению. Но в июле 1998 года компания вышла на IPO, государство полностью продало свою долю, выручив примерно $ 3 млрд.
В мае 2001 года компания прекратила производство на газодиффузионном заводе в Пикетоне, оно осталось только в Падьюке. В Пикетоне USEC планировала построить каскад газовых центрифуг и запустить их в 2009 году. Но министерство энергетики не предоставило гарантию в размере $ 2 млрд, и компания вынуждена была остановить проект.
В мае 2013 года остановилось и производство в Падьюке. А уже в декабре того же года USEC объявила, что договорилась с большинством кредиторов, и подала заявку на добровольное банкротство. В сентябре 2014 года на базе USEC была создана компания Centrus Energy Corp (Centrus). Продолжение ее истории — ниже.
Если сопоставить даты, можно заметить, что USEC активно действовала в те же годы, что и соглашение ВОУ-НОУ. Не будем с уверенностью утверждать, что между появлением и банкротством компании и ВОУ-НОУ была однозначно прямая связь, но нельзя отрицать влияния соглашения на жизнедеятельность компании.
Показательна история USEC. Она была создана как госпредприятие в 1992 году. Ей были переданы государственные мощности по обогащению. Но в июле 1998 года компания вышла на IPO, государство полностью продало свою долю, выручив примерно $ 3 млрд.
В мае 2001 года компания прекратила производство на газодиффузионном заводе в Пикетоне, оно осталось только в Падьюке. В Пикетоне USEC планировала построить каскад газовых центрифуг и запустить их в 2009 году. Но министерство энергетики не предоставило гарантию в размере $ 2 млрд, и компания вынуждена была остановить проект.
В мае 2013 года остановилось и производство в Падьюке. А уже в декабре того же года USEC объявила, что договорилась с большинством кредиторов, и подала заявку на добровольное банкротство. В сентябре 2014 года на базе USEC была создана компания Centrus Energy Corp (Centrus). Продолжение ее истории — ниже.
Если сопоставить даты, можно заметить, что USEC активно действовала в те же годы, что и соглашение ВОУ-НОУ. Не будем с уверенностью утверждать, что между появлением и банкротством компании и ВОУ-НОУ была однозначно прямая связь, но нельзя отрицать влияния соглашения на жизнедеятельность компании.
Кроме ВОУ-НОУ
В XXI веке зарубежные компании предприняли не меньше трех попыток построить в США завод по обогащению урана.
Французская Areva подала заявку на строительство и эксплуатацию предприятия по центрифужному обогащению еще в декабре 2008 года. Лицензию NRC SNM‑2015 компания получила в октябре 2011 года. Но в мае 2018 года Orano, ставшая правопреемницей Areva, подала заявление на прекращение действия лицензии. Предприятие построено не было. Американский регулятор NRC удовлетворил просьбу французской компании и в августе 2018 года лицензию аннулировал.
Предприятие Global Laser Enrichment (GLE) пытается применять альтернативную технологию лазерного возбуждения для разделения изотопов SILEX, которую австралийская Silex Systems Limited разработала и лицензировала для GLE еще в 2006 году. В сентябре 2012 года NRC выдал лицензию на строительство и эксплуатацию коммерческого завода мощностью 6 млн ЕРР в год. Однако из-за ухудшения рыночной ситуации в апреле 2016 года совладельцы проекта GE и Hitachi заявили о выходе из него. Развитие проекта было приостановлено, до коммерческой эксплуатации технология так и не дошла. Предприятие должно было купить 300 тыс. метрических тонн обедненного гексафторида урана у министерства энергетики. Но подача документов на эту деятельность тоже застопорилась. По данным на сайте регулятора, GLE находится в процессе сворачивания операций и подготовки материальных ценностей к складированию или продаже, статус предприятия — "строительство (неактивно)".
Впрочем, какая-то деятельность на предприятии все же ведется. Silex Systems Limited объявила в конце апреля 2020 года, что GLE возобновило работу в соответствии с противокоронавирусными требованиями. Компания также получила от NRC уведомление о получении заявки на одобрение реструктуризации предприятия. Она стала возможной после того, как в 2019 году два оставшихся акционера — Silex и канадская Cameco — договорились о порядке выкупа доли у GE-Hitachi.
Лишь Urenco смогла построить, запустить и до сих пор поддерживает работу завода по производству обогащенного урана. Предприятие расположено в Нью-Мексико и производит, по данным сайта компании, 4,9 млн ЕРР в год — это примерно треть годового спроса в стране. NRC выдала разрешение на строительство предприятия в июне 2006 года. В июне 2010 года обогатительная фабрика начала работу. Первая продукция была отгружена в марте 2012 года. В настоящее время на предприятии действуют 64 каскада.
Сегодня это единственное действующее коммерческое предприятие по обогащению урана в США. «Это ключевой стратегический национальный актив США, управляемый специалистами США и подпадающий под регулирование ядерной отрасли США», — подчеркивается на сайте компании.
Эти данные показывают, что информация о зависимости страны от зарубежных мощностей верна лишь частично.
В XXI веке зарубежные компании предприняли не меньше трех попыток построить в США завод по обогащению урана.
Французская Areva подала заявку на строительство и эксплуатацию предприятия по центрифужному обогащению еще в декабре 2008 года. Лицензию NRC SNM‑2015 компания получила в октябре 2011 года. Но в мае 2018 года Orano, ставшая правопреемницей Areva, подала заявление на прекращение действия лицензии. Предприятие построено не было. Американский регулятор NRC удовлетворил просьбу французской компании и в августе 2018 года лицензию аннулировал.
Предприятие Global Laser Enrichment (GLE) пытается применять альтернативную технологию лазерного возбуждения для разделения изотопов SILEX, которую австралийская Silex Systems Limited разработала и лицензировала для GLE еще в 2006 году. В сентябре 2012 года NRC выдал лицензию на строительство и эксплуатацию коммерческого завода мощностью 6 млн ЕРР в год. Однако из-за ухудшения рыночной ситуации в апреле 2016 года совладельцы проекта GE и Hitachi заявили о выходе из него. Развитие проекта было приостановлено, до коммерческой эксплуатации технология так и не дошла. Предприятие должно было купить 300 тыс. метрических тонн обедненного гексафторида урана у министерства энергетики. Но подача документов на эту деятельность тоже застопорилась. По данным на сайте регулятора, GLE находится в процессе сворачивания операций и подготовки материальных ценностей к складированию или продаже, статус предприятия — "строительство (неактивно)".
Впрочем, какая-то деятельность на предприятии все же ведется. Silex Systems Limited объявила в конце апреля 2020 года, что GLE возобновило работу в соответствии с противокоронавирусными требованиями. Компания также получила от NRC уведомление о получении заявки на одобрение реструктуризации предприятия. Она стала возможной после того, как в 2019 году два оставшихся акционера — Silex и канадская Cameco — договорились о порядке выкупа доли у GE-Hitachi.
Лишь Urenco смогла построить, запустить и до сих пор поддерживает работу завода по производству обогащенного урана. Предприятие расположено в Нью-Мексико и производит, по данным сайта компании, 4,9 млн ЕРР в год — это примерно треть годового спроса в стране. NRC выдала разрешение на строительство предприятия в июне 2006 года. В июне 2010 года обогатительная фабрика начала работу. Первая продукция была отгружена в марте 2012 года. В настоящее время на предприятии действуют 64 каскада.
Сегодня это единственное действующее коммерческое предприятие по обогащению урана в США. «Это ключевой стратегический национальный актив США, управляемый специалистами США и подпадающий под регулирование ядерной отрасли США», — подчеркивается на сайте компании.
Эти данные показывают, что информация о зависимости страны от зарубежных мощностей верна лишь частично.
Текущая ситуация
В докладе «Восстановление конкурентных преимуществ ядерной энергетики» министерство энергетики США предложило сделать ставку на усовершенствованные реакторы и новое топливо к ним. В частности, ведомство предложило финансировать НИОКР по толерантному топливу и топливу HALEU и завершить демонстрационную программу по получению HALEU. HALEU — это «высоко-низко обогащенное топливо» под которым понимается топливо с обогащением 5−20%.
Программу эту министерство с 2019 года ведет с компанией Centrus (экс-USEC), которая пытается построить на своих производственных площадках опытный каскад из 16 центрифуг. О проекте рассказала в релизе от 28 апреля сама Centrus: программа продлится до 2022 года, стоить она будет $ 115 млн. К концу программы Centrus надеется получить полностью лицензированную работоспособную установку, которую можно будет масштабировать, добавляя новые модули.
В течение недели после публикации министерского доклада (23 апреля 2020 года) случилось сразу несколько событий.
Lightbridge Corp (Lightbridge) подписала 27 апреля соглашение о совместных исследованиях и разработках с Battelle Energy Alliance, операционным подрядчиком Национальной лаборатории Айдахо (INL). Lightbridge — американская компания по разработке технологий ядерного топлива — базируется в Рестоне, штат Вирджиния, ее акции обращаются на бирже NASDAQ. Работать она будет в сотрудничестве с министерством энергетики США. «Основная цель соглашения — разработка эксперимента по облучению образцов металлических топливных материалов Lightbridge в усовершенствованном испытательном реакторе (ATR) в INL. Эксперимент позволит Lightbridge измерить теплофизические свойства образцов материала Lightbridge Fuel. Общая стоимость проекта — около $ 845 тыс. Три четверти этой суммы предоставляет министерство энергетики США на задачи, выполняемые INL», — говорится в релизе Lightbridge.
Centrus и Advanced Reactor Concepts (ARC) подписали 28 апреля 2020 года соглашение о намерениях по поставке топлива HALEU на реакторы производства ARC. ARC — это частная компания, созданная в 2006 году участниками программы «Экспериментальный быстрый реактор II». Этот реактор и стал прототипом создаваемой АСММ ARC‑100 мощностью 100 МВт. Правда, в релизе Centrus признает, что топливо еще не используется ни в одном из коммерческих реакторов, да и новых реакторов пока нет: «Отсутствие доступного HALEU тормозит развертывание усовершенствованных реакторов и усовершенствованных видов топлива, и наоборот. Это дилемма яйца и курицы».
В тот же день американский разработчик АСММ Holtec International объявил о том, что заключил соглашение c Framatome о доработке сборок 17×17 GAIA, которые предполагается использовать для загрузки в реактор SMR‑160. Он был адаптирован для использования стандартного топлива, применяемого в реакторах PWR (Pressurized Water Reactor).
Нельзя не упомянуть и заявление BWX Technologies (BWXT), американской компании — производителя топлива TRISO (подробнее о нем см. ниже). В своем релизе, выпущенном всего за два дня до публикации доклада министерства энергетики, компания объявила, что ее деятельность по возобновлению производства ядерного топлива TRISO продолжается с опережением графика. В частности, BWXT продемонстрировала способность формировать и спекать из оксикарбида урана (UCO) топливные ядра — основу топлива TRISO. Ранее, в октябре 2019 года, BWXT сообщила, что перезапускает свои производственные мощности, остановленные в 2017 году, и планирует их расширить.
Компания намерена предлагать свою продукцию «для удовлетворения растущего интереса к микрореакторам министерства обороны, космическим реакторам и усовершенствованным гражданским реакторам».
В докладе «Восстановление конкурентных преимуществ ядерной энергетики» министерство энергетики США предложило сделать ставку на усовершенствованные реакторы и новое топливо к ним. В частности, ведомство предложило финансировать НИОКР по толерантному топливу и топливу HALEU и завершить демонстрационную программу по получению HALEU. HALEU — это «высоко-низко обогащенное топливо» под которым понимается топливо с обогащением 5−20%.
Программу эту министерство с 2019 года ведет с компанией Centrus (экс-USEC), которая пытается построить на своих производственных площадках опытный каскад из 16 центрифуг. О проекте рассказала в релизе от 28 апреля сама Centrus: программа продлится до 2022 года, стоить она будет $ 115 млн. К концу программы Centrus надеется получить полностью лицензированную работоспособную установку, которую можно будет масштабировать, добавляя новые модули.
В течение недели после публикации министерского доклада (23 апреля 2020 года) случилось сразу несколько событий.
Lightbridge Corp (Lightbridge) подписала 27 апреля соглашение о совместных исследованиях и разработках с Battelle Energy Alliance, операционным подрядчиком Национальной лаборатории Айдахо (INL). Lightbridge — американская компания по разработке технологий ядерного топлива — базируется в Рестоне, штат Вирджиния, ее акции обращаются на бирже NASDAQ. Работать она будет в сотрудничестве с министерством энергетики США. «Основная цель соглашения — разработка эксперимента по облучению образцов металлических топливных материалов Lightbridge в усовершенствованном испытательном реакторе (ATR) в INL. Эксперимент позволит Lightbridge измерить теплофизические свойства образцов материала Lightbridge Fuel. Общая стоимость проекта — около $ 845 тыс. Три четверти этой суммы предоставляет министерство энергетики США на задачи, выполняемые INL», — говорится в релизе Lightbridge.
Centrus и Advanced Reactor Concepts (ARC) подписали 28 апреля 2020 года соглашение о намерениях по поставке топлива HALEU на реакторы производства ARC. ARC — это частная компания, созданная в 2006 году участниками программы «Экспериментальный быстрый реактор II». Этот реактор и стал прототипом создаваемой АСММ ARC‑100 мощностью 100 МВт. Правда, в релизе Centrus признает, что топливо еще не используется ни в одном из коммерческих реакторов, да и новых реакторов пока нет: «Отсутствие доступного HALEU тормозит развертывание усовершенствованных реакторов и усовершенствованных видов топлива, и наоборот. Это дилемма яйца и курицы».
В тот же день американский разработчик АСММ Holtec International объявил о том, что заключил соглашение c Framatome о доработке сборок 17×17 GAIA, которые предполагается использовать для загрузки в реактор SMR‑160. Он был адаптирован для использования стандартного топлива, применяемого в реакторах PWR (Pressurized Water Reactor).
Нельзя не упомянуть и заявление BWX Technologies (BWXT), американской компании — производителя топлива TRISO (подробнее о нем см. ниже). В своем релизе, выпущенном всего за два дня до публикации доклада министерства энергетики, компания объявила, что ее деятельность по возобновлению производства ядерного топлива TRISO продолжается с опережением графика. В частности, BWXT продемонстрировала способность формировать и спекать из оксикарбида урана (UCO) топливные ядра — основу топлива TRISO. Ранее, в октябре 2019 года, BWXT сообщила, что перезапускает свои производственные мощности, остановленные в 2017 году, и планирует их расширить.
Компания намерена предлагать свою продукцию «для удовлетворения растущего интереса к микрореакторам министерства обороны, космическим реакторам и усовершенствованным гражданским реакторам».
Что такое TRISO?
TRISO — сокращение от TRIstructural-ISOtropic. TRIstructural — количество слоев, покрывающих урановое ядро топлива, а ISOtropic указывает на однородность материалов покрытий, так что продукты деления остаются внутри.
Предполагается, что топливо TRISO может выдерживать экстремальные температуры и несет низкие экологические риски. Разработка и аттестация топлива ведутся около 15 лет.
Предполагается, что топливо TRISO может выдерживать экстремальные температуры и несет низкие экологические риски. Разработка и аттестация топлива ведутся около 15 лет.
Возможное будущее
Появление в США усовершенствованных реакторов и нового топлива для них напрямую будет зависеть от количества вкладываемых денег. Пока самым дорогим выглядит проект cтроительства центрифуг стоимостью $ 115 млн — но и запущен он был еще в прошлом году, до объявления инициатив министерства энергетики.
Для сравнения, 28 апреля министерство энергетики выделило лишь $ 5,4 млн «на ускоренное развитие передовых ядерных технологий». Сумма эта будет распределена между двумя проектами. Правда, речь идет не о топливных, а о реакторных проектах. Первый предполагает подготовку площадки для усовершенствованного реактора в Порт-смуте (Огайо). Второй — грант на подготовку документов и квалификацию системы сейсмической изоляции для усовершенствованного реактора.
В условиях пандемии и необходимости поддерживать людей и бизнес сложно сказать, выделит ли правительство США деньги на проекты создания новых реакторов и топлива. По-видимому, будет отложено и решение о поставках в США обогащенного топлива из России.
Министерство энергетики предлагало позволить NRC запретить импорт топлива, произведенного в России и Китае, и расширить действие соглашения о приостановлении антидемпингового расследования по России (RSA — Russian Suspension Agreement). Действие квоты на импорт топлива из России, введенной в 2008 году, истекает в 2020 году. Сейчас квота составляет 20% от потребностей реакторов США.
Десять сенаторов США подписали письмо, в котором поддержали снижение импорта урана из России в рамках Соглашения о приостановлении RSA.
По сведениям Platts, министерство торговли рекомендовало продлить действующее соглашение, но снизить долю российского урана, который смогут покупать американские компании, с 20% от годовой потребности до 15% от среднего объема потребностей за 40 лет.
Очевидно, что до конца 2020 года США не смогут наладить выпуск обогащенного урана в объеме, достаточном, чтобы закрывать даже 85% потребностей местных АЭС. Генерирующим компаниям придется обращаться к европейским производителям — Urenco и Orano, у которых достаточно производственных мощностей. Вопрос в том, воспользуются ли они ситуацией и поднимут ли цены на свои услуги. Если да, то они выиграют, а американские АЭС — вряд ли.
Появление в США усовершенствованных реакторов и нового топлива для них напрямую будет зависеть от количества вкладываемых денег. Пока самым дорогим выглядит проект cтроительства центрифуг стоимостью $ 115 млн — но и запущен он был еще в прошлом году, до объявления инициатив министерства энергетики.
Для сравнения, 28 апреля министерство энергетики выделило лишь $ 5,4 млн «на ускоренное развитие передовых ядерных технологий». Сумма эта будет распределена между двумя проектами. Правда, речь идет не о топливных, а о реакторных проектах. Первый предполагает подготовку площадки для усовершенствованного реактора в Порт-смуте (Огайо). Второй — грант на подготовку документов и квалификацию системы сейсмической изоляции для усовершенствованного реактора.
В условиях пандемии и необходимости поддерживать людей и бизнес сложно сказать, выделит ли правительство США деньги на проекты создания новых реакторов и топлива. По-видимому, будет отложено и решение о поставках в США обогащенного топлива из России.
Министерство энергетики предлагало позволить NRC запретить импорт топлива, произведенного в России и Китае, и расширить действие соглашения о приостановлении антидемпингового расследования по России (RSA — Russian Suspension Agreement). Действие квоты на импорт топлива из России, введенной в 2008 году, истекает в 2020 году. Сейчас квота составляет 20% от потребностей реакторов США.
Десять сенаторов США подписали письмо, в котором поддержали снижение импорта урана из России в рамках Соглашения о приостановлении RSA.
По сведениям Platts, министерство торговли рекомендовало продлить действующее соглашение, но снизить долю российского урана, который смогут покупать американские компании, с 20% от годовой потребности до 15% от среднего объема потребностей за 40 лет.
Очевидно, что до конца 2020 года США не смогут наладить выпуск обогащенного урана в объеме, достаточном, чтобы закрывать даже 85% потребностей местных АЭС. Генерирующим компаниям придется обращаться к европейским производителям — Urenco и Orano, у которых достаточно производственных мощностей. Вопрос в том, воспользуются ли они ситуацией и поднимут ли цены на свои услуги. Если да, то они выиграют, а американские АЭС — вряд ли.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #3_2020