О чем говорят радиохимики: как перерабатывать облученное ядерное топливо

Радиевый институт после почти 40‑летнего перерыва возродил старую научную традицию: в Доме ученых им. Горького в Санкт-Петербурге прошли XIV Хлопинские чтения. На встрече обсудили развитие технологий переработки облученного ядерного топлива.

Чтения, названные именем одного из основателей отечественной радиохимии и Радиевого института Виталия Хлопина, проводились с 1970 по 1986 год. Традицию прервала резонансная чернобыльская авария, за которой последовали тяжелые 1990‑е.

Хлопинские чтения хотят проводить регулярно, минимум раз в два года. «Это большая честь — ​быть частью и продолжением многолетней истории атомной науки, — ​сказал гендиректор Радиевого института Константин Вергазов. — ​Сохранение традиций не только является способом отдать должное основателям атомной промышленности, но и способствует планомерному развитию отрасли и привлечению молодежи».

Центральным на Хлопинских чтениях стал доклад вице-президента Российской академии наук, научного руководителя химического факультета МГУ Степана Калмыкова. Он отметил, что в мире накоплено более 300 тыс. т отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). На Западе в основном предпочитают концепцию безопасного хранения. Великобритания де-факто отказалась от переработки, закрыв все производства к 2022 году. США после кампании 1977 года против переработки остаются без производств, но развивают технологии за счет частных компаний вроде TerraPower Билла Гейтса. Исключение составляет Франция, которая производит смешанное оксидное (МОКС) топливо и продвигает проект регенерированного топлива для тепловых реакторов, аналог российского РЕМИКС. Китай в этом году внес поправки в закон об атомной энергетике, включающие усиленные положения по импорту-экспорту ядерного топлива и технологий. Это сигнал, что страна будет развивать собственные технологии обращения с ОЯТ. В России производственное объединение «Маяк» перерабатывает ОЯТ всех видов современных реакторов на тепловых нейтронах, при этом ученые «Росатома» совершенствуют технологии.

Радиохимики в нашей стране сходятся в том, что ОЯТ надо разделять и с каждой фракцией обращаться по-своему. Технологии предлагают разные. Например, в Радиевом институте идут по экономичному пути и используют один и тот же экстрагент для всех фракций, меняя температуру, кислотность, соотношение фаз и другие параметры. В МГУ применяют квантово-химические расчеты, чтобы подобрать типы умных молекул, которые могут захватывать и удерживать нужный элемент.

Вопрос о том, насколько необходимо тонкое фракционирование, остается открытым. Степан Калмыков предлагает обсудить решение: удалять только газообразные продукты деления с помощью высокотемпературной химии, остальное возвращать в топливный цикл быстрых реакторов.

Одним из приоритетных направлений для радиохимиков остается ядерная медицина. И если сегмент диагностики близок к насыщению радиофармпрепаратами, то потребности сегментов радионуклидной терапии и паллиативной помощи стремительно растут. «Диагностика с радиофармпрепаратами уже входит в полис ОМС. Активно внедряются инновационные препараты на основе радия‑223 и лютеция‑177. Объем рынка — ​около 13–14 млрд долларов в год», — ​отметил Степан Калмыков. Но требования у медиков особые: радионуклид должен быть абсолютно чистым, биосовместимым, при этом производиться быстро и в нужном количестве.

Доклад, посвященный биографии Виталия Хлопина, представил ученый секретарь Радиевого института Игорь Смирнов. В финале он назвал три условия эффективности научной деятельности по-русски: «Во-первых, должна появиться острая необходимость в продукте — ​для науки, промышленности или обеспечения обороноспособности. Пока такой пожар не случается, наука живет довольно спокойно. Во-вторых, требуется опора на собственные силы. Все делать самим, не полагаясь на импорт. Третье и главное — ​необходимо удержать команду, способную решать сложные задачи отрасли».