Возобновляемый уран: чем кормить АЭС будущего

В ближайшие десятилетия нас ждет дефицит урана, а до конца века, если ничего не изменится, его запасы и вовсе исчерпаются, прогнозируют эксперты. На форуме «Мировая атомная неделя» (World Atomic Week, WAW) обсуждали, что делать, чтобы действующие и будущие АЭС не остались без топлива. Самое перспективное решение — ​замыкание ядерного топливного цикла, и «Росатом» — ​ключевой игрок на этом поле.

Сценарии дефицита

На сессии «Сырьевой баланс атомной энергетики: чем кормить АЭС будущего?» показали видеоролик с тревожным прогнозом: если глобальные атомные мощности вырастут втрое (а такую цель ставят мировые отраслевые организации), уран по цене ниже 260 долларов за 1 кг (то есть весь, по которому ведется аналитика) закончится в 2076 году.

На фоне увеличения интереса к атомной генерации даже самый низкий прогнозный сценарий Всемирной ядерной ассоциации (WNA) предполагает рост совокупной установленной электрической мощности АЭС с 372 ГВт в 2024 году до 552 ГВт в 2040‑м. По базовому сценарию мощность вырастет до 746 ГВт, по высокому — ​до 966 ГВт.

Для обеспечения мирового парка АЭС сейчас требуется 67 тыс. т природного урана, рассказала гендиректор WNA Сама Бильбао-и-Леон. К 2040 году эта цифра при базовом сценарии вырастет почти в 2,5 раза, до 150 тыс. т, а при высоком составит более 200 тыс. т.

Поставки урана из первичных источников (рудников) уже несколько десятков лет ниже потребностей АЭС, но недостаток компенсируется за счет вторичных источников, куда входят запасы АЭС и производителей топлива, переработанное отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), отходы обогащения и проч. Ключевая проблема в том, что, по оценкам WNA, уже в ближайшие годы спрос превысит все имеющиеся на урановом рынке предложения.

Тему на пленарном заседании форума продолжил президент России Владимир Путин: «Мы с коллегами, перед тем как выйти сюда, в зал, сидели, обменивались мнениями — ​так, в неформальном режиме. И хотел бы в этой связи тоже отметить, что, по оценкам ОЭСР (Организация экономического сотрудничества и развития. — ​«СР»), все ресурсы урана при оптимистичном сценарии будут полностью исчерпаны к 2090 году. Это примерно 8 млн т. Однако фактически это может произойти уже и в 2060‑е годы. То есть все очень быстро на наших глазах может произойти».

Работать на отработавшем

Гендиректор «Росатома» Алексей Лихачев согласен с тем, что проблема есть. «Вызов, связанный с исчерпанием тех или иных источников, объективен, вопрос только счета. Одни говорят, что уран закончится до 2100 года, другие — ​до 2060‑го, третьи — ​что серьезные перебои начнутся уже в 2040‑е», — ​заявил он на пленарной сессии «Все начинается с атома». И даже если дефицита не будет, любое сокращение предложения породит рост цен на уран.

Есть «простая и красивая идея», как справиться с дефицитом. Самым надежным решением проблемы нехватки урана из первичных источников в «Росатоме» считают формирование двухкомпонентной энергетики и замыкание ядерного топливного цикла на базе систем четвертого поколения с быстрыми реакторами. «Росатом» дальше всех продвинулся в создании и таких систем, и таких реакторов. Сегодня Россия — ​единственная в мире страна, где работают реакторы на быстрых нейтронах — ​БН‑600 и БН‑800 на Белоярской АЭС. В активной зоне БН‑800 сейчас используется только МОКС-топливо — ​смесь оксидов плутония, выделенного из ОЯТ, и оксидов обедненного урана, побочного продукта обогащения урана.

Также в рамках проекта «Прорыв» госкорпорация создает опытно-демонстрационный энергокомплекс (ОДЭК), куда входит быстрый реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД‑300 мощностью 300 МВт и пристанционный комплекс из двух модулей. Модуль фабрикации-рефабрикации сдан в промышленную эксплуатацию, модуль переработки ОЯТ строится. ОДЭК станет первой в мире системой четвертого поколения, которая обеспечит более полное использование энергетического потенциала урана и меньший объем отходов.

«Мы должны научиться перерабатывать отработавшее ядерное топливо. Его сейчас в мире накоплено столько, что хватит не только на XXI, но еще и на XXII и на многие последующие века, особенно если сделать это замыкание практически бесконечным, — ​заявил на пресс-конференции первый заместитель гендиректора «Росатома», директор блока по развитию и международному бизнесу Кирилл Комаров. — ​Мы готовы максимально переходить к природоподобным технологиям, превращая атомную энергетику действительно в возобновляемый источник электроэнергии».

Кирилл Комаров уверен, что партнерство с Россией при развитии замкнутого ядерного топливного цикла выгодно всем странам атомного клуба: «Мы готовы заключать долгосрочные контракты на то, чтобы забирать изготовленное нами топливо после отработки в реакторах на переработку, изготавливать из него свежее топливо, снова поставлять его в эти страны».

«Многие государства уже сотрудничают с Россией в конверсии, обогащении, производстве топлива, а также в области замыкания топливного цикла и, возможно, повторного использования ядерного топлива для максимального раскрытия потенциала этого источника энергии, — ​прокомментировала роль нашей страны в обеспечении АЭС топливом Сама Бильбао-и-­Леон. — ​Поэтому я думаю, что многие страны будут счастливы продолжить сотрудничество с Россией в этих областях».

Тут же, на полях форума, Белорусская АЭС и «Техснабэкспорт» подписали первый в мире контракт, включающий обязательства российских предприятий принять ОЯТ на переработку и белорусских предприятий — ​принять продукты переработки ОЯТ. Контракт рассчитан на весь срок службы АЭС.

Альтернативные решения

Кроме замыкания ЯТЦ гендиректор WNA назвала еще три меры, которые помогут надежно обеспечить АЭС ураном. Первая — ​увеличить инвестиции в урановую геологоразведку. Вторая — ​упростить получение у регуляторов разрешений на добычу. «Конечно, это не означает никаких компромиссов. Я имею в виду, что нам все равно необходимо провести комплексную проверку и оценить все аспекты для получения разрешения на разработку рудника, ​но давайте делать это максимально эффективно», — ​призвала Сама Бильбао-и­-Леон.

Третья мера — ​использовать новые источники урана и технологии извлечения. В качестве примеров Сама Бильбао-и-­Леон привела лазерное обогащение, извлечение урана из морской воды и добычу его как попутного компонента, например при отработке фосфатных месторождений. Однако у специалистов эти технологии вызывают скепсис: лазерное обогащение дошло лишь до заявления о возможности коммерческого применения, содержание урана в морской воде оценивается как недостаточное для коммерческой добычи, а добыча урана вместе с фосфатами обсуждается, но не может начаться уже много лет.