Время от времени при обсуждении проблемы радиоактивных отходов (РАО) возникает идея попытаться поместить уже накопленные РАО в ядерный реактор, с тем чтобы под действием сильных нейтронных потоков опасные долгоживущие радионуклиды превратить в менее долгоживущие. Этот процесс превращения радионуклидов также называют «трансмутацией». «Беллона» сообщала, что о «сжигании» радиоактивных отходов на «быстрых» реакторах как о свершившимся факте говорил, к примеру, в ноябре прошлого года в ходе сайд-евента по пропаганде атомной энергетики на климатических переговорах в Бонне Андрей Рождествин, региональный вице-президент базирующегося в Париже учреждения «Росатом – Западная Европа».

Действительно, на расположенной в Свердловской области Белоярской АЭС в настоящее время работают два реактора на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением: БН-600, введённый в строй в 1980 году, и БН-800, запущенный в декабре 2015 года. Это единственные «быстрые» реакторы на АЭС России. Но на сайте атомной станции информацию о «сжигании» или о каких-либо ещё манипуляциях с радиоактивными отходами найти не удалось. На уточняющие вопросы автора, направленные по электронной почте ещё в ноябре прошлого года, Андрей Рождествин не ответил.

Эксперименты с «сжиганием» РАО на реакторах Белоярской АЭС не проводятся

Ситуацию прояснил Андрей Тимонов, директор департамента информации и общественных связей АО «Концерн Росэнергоатом», являющегося эксплуатирующей организацией всех российских АЭС.

«На реакторах Белоярской АЭС «сжигание» радиоактивных отходов не производится, – сообщил он по электронной почте. – Если под термином «сжигание РАО» понимается «сжигание» минорных актинидов, полученных из отработанного ядерного топлива, то:
1. Реактор БН-600 не планируется использовать для «сжигания» минорных актинидов;
2. Сейчас в стадии проработки находится программа НИОКР по обоснованию возможностей выжигания минорных актинидов на базе реактора БН-800 на перспективу до 2030 года».

Если же какие-то работы с радиоактивными отходами и могут проходить – то лишь на стадии научных разработок и не для всех отходов, а только для минорных актинидов, то есть для нарабатываемых в ядерных реакторах и содержащихся в ОЯТ долгоживущих изотопов нептуния, америция и кюрия.

Андрей Тимонов заверил, что в случае принятия решения о начале НИОКР проведение оценки воздействия на окружающую среду и общественное обсуждение деятельности по обращению с минорными актинидами на реакторе БН-800 Белоярской АЭС будет проводится в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Итак, никакого «сжигания» РАО на «быстрых реакторах» не происходит. Вообще даже проектов «сжигания» РАО нет, есть только теоретические подходы к деятельности по обращению с минорными актинидами на реакторе БН-800 Белоярской АЭС, научные работы по которым вряд ли начнутся в скором времени.

Выжигание минорных актинидов

Попытки решить проблему минорных актиноидов методом «выжигания» в реакторах или «трансмутации» к успеху пока не привели. Возможно, это тупиковый путь. Именно к такому выводу пришли, например, во Франции.

Минорные актиноиды, в частности изотопы нептуния (Np-237), америция (Am-241, Am-243) и кюрия (Cm-242, Cm-244, Cm-245), содержащиеся в отработавшем ядерном топливе (ОЯТ), представляют серьёзную проблему по ряду причин.

Во-первых, эти изотопы имеют довольно длительные периоды полураспада: Np-237 – 2 144 тыс. лет; Am-241 – 432,6 года; Am-243 – 7,37 тыс. лет; Cm-242, Cm-244, Cm-245 – 163 дня, 18 лет и 8 500 лет соответственно. Все они альфа-активны и весьма радиотоксичны и могут быть использованы для создания угроз людям и окружающей среде. Во-вторых, некоторые из этих изотопов относятся к делящимся материалам, то есть их можно использовать для создания ядерных взрывных устройств.

Превращение изотопов плутония и долгоживущих актинидов в короткоживущие радионуклиды или даже в стабильные изотопы посредством облучения в реакторе в теории может решить ряд проблем. Но для осуществления подобного процесса необходимо разработать способ извлечения из отработавшего ядерного топлива и высокоактивных отходов именно эти актинидов, а это потребует создания новых радиохимических производств, которые представляют опасность сами по себе, а также приводят к наработке больших объёмов жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Трансмутация – тупиковый путь

На данный момент нет доказательств того, что минорные актиноиды вообще следует извлекать из РАО и ОЯТ. Ведь менее опасным является их нахождение в составе ОЯТ, где основной радиационный фон создается гамма-активными продуктами деления, и они сильно разбавлены в большой массе менее радиоактивного материала.

Не стоит забывать, что кроме минорных актиноидов в РАО и ОЯТ содержатся сотни других изотопов, а такие долгоживущие радионуклиды как технеций-99 и йод-129 (с периодом полураспада 211 тыс. лет и 15,7 млн лет соответственно) даже при многократной трансмутации не могут быть на 100% переведены в короткоживущие или стабильные изотопы.

Таким образом, технология «выжигания» в реакторах или «трансмутации», если она будет разработана, даже в теории не сможет перевести все радиоактивные отходы в менее опасные формы. Конечно, научные исследования в этой области могут быть продолжены. Но следует понимать, что эксперименты на «быстрых» реакторах сами по себе увеличивают их опасность и приводят к наработке, например, нептуния-237, который, по идее, должен был «выжигаться». Возможно для трансмутации придётся строить совершенно новые ядерные реакторы или существенно модернизировать действующие БН. Например, один из проектов предполагает прокладку через активную зону реактора трубы, по которой могли бы прокачиваться подлежащие трансмутации радионуклиды. Это может привести к изменению — не в лучшую сторону — и ядерно-физических, и тепломеханических характеристик реактора. 

К тому же для осуществления трансмутации в промышленных масштабах потребуется создание новых весьма дорогих и опасных радиохимических производств. Если они заработают, это приведёт к многократному увеличению объёмов радиоактивных отходов. Наверное, права была французская Национальная комиссия по оценке (Commission Nationale D’Evaluation), в 2005 году решившая отказаться от дальнейшего рассмотрения этой сомнительной технологии.