Y ahora termino el tema con una descripción general de la práctica y las perspectivas para el uso y posible eliminación de DUHF, la publicación de una entrevista con el autor del informe de Bellona sobre DUHF, Alexander Nikitin, una discusión sobre el componente social de esta historia y conclusiones sobre las 4 partes. Entonces vamos.
Collage de la cuarta parte: Greenpeace, ZOU, MOX-fuel, A. Nikitin.
Estado y uso de DUHF
Ya he hablado en detalle sobre el propósito principal de las "colas ricas": DUHF con un valioso contenido de isótopos U-235 de 0,2-0,25%. Se utiliza como fuente secundaria de uranio para obtener combustible para las centrales nucleares modernas. A partir del volumen de DUHF que ahora se transporta desde Alemania, es posible hacer un suministro anual de combustible para 10 centrales nucleares que pueden reemplazar la mitad de las CHPP de carbón en Alemania y, en consecuencia, reducir las emisiones de CO2. Entonces, no hay preguntas aquí, DUHF con tal contenido de U-235 es una materia prima valiosa, pero no todos pueden beneficiarse económicamente de ella ( di los cálculos económicos aquí ).
Por tanto, no es de extrañar que en la mayoría de los documentos internacionales ( por ejemplo, aquí) y organizaciones internacionales, DUHF se considera una fuente secundaria importante de uranio en el presente y una materia prima potencialmente valiosa para el futuro. No obstante, se añade acertadamente en todas partes que las posibilidades de utilizar esta materia prima en el futuro dependerán en gran medida de muchos factores, hasta ahora difíciles de predecir, y es posible que quede enterrada.
Incluso en el ejemplo más popular del uso de DUHF como materia prima para el reenriquecimiento de uranio descrito anteriormente, se puede ver que, aunque lejos de que todos los países puedan hacer esto tecnológicamente, no está justificado económicamente en todas partes, y no todos tienen esa necesidad en absoluto. Por lo tanto, es casi un lugar común que este es un material que aún necesita ser almacenado de manera segura y económica durante mucho tiempo (alrededor de 100 años), para buscar su uso, y si la demanda crece o no en el futuro, se verá allí.
Al mismo tiempo, la situación es diferente en los distintos países por razones históricas, tecnológicas y económicas, por lo que de este concepto se desprenden diferentes matices interesantes a nivel nacional. Por ejemplo, Rusia, Francia, Gran Bretaña consideran al DUHF (o mejor dicho, el uranio empobrecido) como un recurso valioso para el futuro o ya lo están utilizando en el presente. En los EE. UU., Parte de DUHF se reconoce realmente como un desperdicio (descubriremos por qué a continuación), en Alemania tal escenario es más probable (bueno, generalmente no hay perspectivas para el átomo, por lo que no es sorprendente).
Hay bastantes opciones para usar uranio empobrecido de DUHF, algunas de ellas se usaron en la industria (agentes de ponderación en aviación, construcción naval e incluso en Fórmula 1), algunas se usaron con fines militares (núcleos para proyectiles y rellenos de blindaje, así como elementos de bombas termonucleares), algunas se están investigando direcciones prometedoras (como material de protección radiológica para diversas tareas, para su uso en semiconductores, catalizadores o sorbentes), etc. Sin embargo, los volúmenes de este uso son pequeños y una parte (militar) es generalmente una perspectiva regular que no quiero considerar. Pero echemos un vistazo más de cerca a la dirección, con cuyo desarrollo las esperanzas de los científicos atómicos están conectadas en gran medida.
Combustible MOX
Además de utilizar DUHF para la extracción adicional del isótopo de uranio 235, se puede utilizar como combustible para plantas de energía nuclear y de otra forma, como fuente del isótopo de uranio 238 en el combustible MOX. El MOX es un combustible elaborado a partir de una mezcla de óxidos de plutonio separados del combustible nuclear gastado (SNF) y óxidos de uranio, normalmente agotado, obtenidos de las mismas reservas de DUHF. En un reactor nuclear típico, además de la fisión del isótopo de uranio U-235, el plutonio Pu-239 se forma por la captura de neutrones por el isótopo U-238. En este caso, Pu-239 se comporta de manera muy similar al U-235: también se divide por neutrones térmicos con una liberación de energía similar. En promedio, en el combustible de la central nuclear durante su operación, 2/3 de la energía se libera debido a la fisión del U-235, y hasta 1/3 de la energía se debe a la descomposición del Pu-239 allí formado. En el SNF descargado de plutonio sin quemar, hasta 1% en peso,muy parecido al U-235 sin quemar.
Anualmente, se extraen unas 70 toneladas de plutonio de los reactores NPP con SNF. En principio, si se aislara y se procesara en combustible MOX, sería suficiente para cargar hasta el 20% de todas las plantas de energía nuclear. Por tanto, la participación del plutonio en el ciclo del combustible permite un uso más eficiente de los recursos combustibles útiles, tanto el uranio como el plutonio. Y, de hecho, la actitud hacia el combustible nuclear gastado (retiro / no retiro) corre aproximadamente a lo largo de la misma frontera en diferentes países que el DUHF, y de hecho también a todo lo demás - si existen tecnologías y permiten manipular la sustancia y extraer componentes útiles - entonces esto no es una desviación, si no, entonces todo es más complicado. Un número muy limitado de países puede simplemente procesar combustible nuclear gastado, así como enriquecer uranio de manera eficiente y en grandes cantidades.
Pasando de la teoría a la práctica, debemos recordar la primera noticia mencionada en el descargo de responsabilidad del último artículo. En enero, se cargó el primer lote de combustible MOX en el reactor BN-800 de la unidad de potencia No 4 de la central nuclear de Beloyarsk , y en junio se preparó una carga completa para todo el núcleo del reactor, al que se trasladará en 2022.
El reactor BN-800 en la central nuclear de Beloyarsk. Foto del autor, que vive a 30 km.
Entonces, las historias de que Rosatom está acumulando reservas de uranio empobrecido para luego usarlas en un ciclo de combustible cerrado en reactores rápidos (y también en los planes para los convencionales) no son solo una conversación sobre el futuro, como dice Greenpeace. Esto ya está sucediendo. Sí, por supuesto, el volumen de uso de este combustible es escaso en comparación con las existencias acumuladas de DUHF: decenas de toneladas por año frente a aproximadamente un millón de toneladas de DUHF acumuladas. Con tal tasa de uso, las reservas de DUHF durarán cientos de miles de años. Sin embargo, esta es una tecnología que funciona, no una fantasía. En el mediano plazo, sólo BN-1200 y BREST-OD-300 y MBIR de investigación brillan detrás de los reactores operativos BN-600 y BN-800. En el extranjero, los planes "rápidos" todavía se limitan a unidades de reactores... Los planes para la introducción a gran escala de reactores rápidos en la segunda mitad del siglo XXI todavía están solo en China (y en parte en Rusia, pero solo según declaraciones), que sigue siendo la locomotora del desarrollo de la energía nuclear mundial. Sin embargo, en condiciones favorables, los reactores rápidos pueden tener una segunda oportunidad. En particular, al menos 4 de las 6 direcciones prometedoras de la construcción de reactores de cuarta generación son precisamente reactores rápidos.
Conjunto de combustible (FA) para el reactor BN-800. Fuente .
Sin embargo, el combustible MOX se utiliza no solo en reactores rápidos, sino también en centrales nucleares convencionales, en ingeniería de energía nuclear térmica. Ahora, hasta el 5% del nuevo combustible utilizado por las centrales nucleares en el mundo y hasta el 10% en Francia (en 24 reactores) es combustible MOX.
En general, Francia es el líder aquí, su mayor planta de reprocesamiento SNF en La Hague procesa hasta 1.700 toneladas de combustible nuclear gastado por año, esto es aproximadamente el 70% de todo el combustible nuclear gastado en Europa Occidental. Al mismo tiempo, la participación de la energía nuclear en Francia procedente de Europa es de aproximadamente el 55%. Por lo tanto, procesan no solo su propio combustible, sino también el combustible de Alemania, Suiza, Bélgica, los Países Bajos, Italia e incluso no de Europa, de Japón y China. Es cierto que la escala de uso de plutonio de este combustible para la producción de MOX no es tan grande como podría ser, no más de 200 toneladas de combustible por año. Entonces, cuando Greenpeace declara que ningún país del mundo transporta desechos nucleares a sí mismo (y también lo llaman desechos de combustible nuclear gastado, como DUHF), puede recordarles con seguridad sobre el procesamiento de combustible nuclear gastado en Francia. Y esto a pesar de que la radiotoxicidad del combustible nuclear gastado es incomparablemente más alta que la del DUHF.
La planta de reprocesamiento SNF más grande del mundo La Hague, Orano, Francia. Fuente .
Rusia también planea expandir el uso de combustible MOX con una transición gradual a la energía nuclear de dos componentes (aquí hay una presentación interesante sobre esto ), con reactores térmicos y rápidos. Aquí se necesitan reactores rápidos para mejorar la composición isotópica del plutonio y su producción ampliada. Sin embargo, en este sistema de dos componentes, se prevé centrarse principalmente en el reprocesamiento de SNF para combustible REMIX (una mezcla indivisa de uranio y plutonio separada de SNF con la adición de uranio enriquecido) para reactores VVER. En Zheleznogorsk se pone en marcha un centro experimental para una nueva tecnología de reprocesamiento SNF... Todo esto no solo permitirá incluir isótopos fisionables de uranio y plutonio del combustible gastado en el ciclo del combustible, reduciendo así el uso de recursos de uranio fresco hasta en un 20%, sino también resolverá el problema de la gestión del SNF, reduciendo significativamente el volumen de eliminación de desechos de alta actividad (hasta 100 veces) y que representan una amenaza (desde cientos de miles de años hasta cientos de años).
Así que todo esto también es una historia sobre el uso racional de los recursos, la reducción de riesgos y daños al medio ambiente, por lo que abogan los activistas ambientales. Y al mismo tiempo, esta es una historia sobre un cambio de cara a la energía nuclear y la solución de sus problemas actuales (como el manejo del combustible nuclear gastado), que a los activistas antinucleares ya no les gusta en absoluto.
En total, hasta la fecha solo se han utilizado unas 2000 toneladas de combustible MOX en el mundo, y la capacidad de producción anual en Rusia, Francia, Inglaterra y Japón no supera las 400 toneladas. Esto significa que las reservas de DUHF existentes en el mundo (alrededor de 2 millones de toneladas) con el volumen actual de uso durarán decenas de miles de años. Al mismo tiempo, anualmente se extraen y utilizan alrededor de 50-60 mil toneladas de uranio, la mayoría de las cuales también se convierte en hexafluoruro para enriquecimiento, lo que significa que hasta el 90% de su volumen pasa a la categoría DUHF, reponiendo sus reservas mundiales.
De lo anterior, debemos declarar honestamente al menos 3 hechos:
- Ahora es difícil decir de manera inequívoca si el volumen de uso de DUHF en forma de combustible MOX aumentará o disminuirá significativamente en el futuro a escala mundial. Hay muchos pronósticos y factores que influyen en esto. Pero Rusia y varios otros países tienen planes para tal expansión.
- Las reservas DUHF existentes a la tasa de uso actual durarán miles de años.
- La tasa de formación de nuevos DUHF supera la tasa de su uso.
¿Significa esto que los volúmenes de DUHF acumulados solo están aumentando? Curiosamente, no. Veamos por qué.
A Urano, sí. Hexafluoruro - no
Para su uso como combustible nuclear, se necesitan elementos pesados fisionables (uranio o plutonio). Su forma química (generalmente óxidos, o en el futuro nitruros u otros exóticos) juega un papel en la determinación de las características de densidad y resistencia del combustible, pero es secundaria a sus propiedades físico-nucleares en comparación con la composición isotópica del material fisible. Por tanto, en las reservas de DUHF, el uranio es valioso como recurso combustible. Y a pesar de la relativa seguridad de manipular DUHF, esta forma de fluoruro químicamente peligrosa no es la mejor solución para el almacenamiento a largo plazo.
Por lo tanto, la tendencia global es la desconversión o defluoración de las reservas DUHF, es decir, conversión de hexafluoruro de uranio en otra forma química: en óxido nitroso de uranio (ZOU o U3O8). ZOU es un compuesto estable térmica y químicamente, insoluble en agua y no volátil. La mayoría es para almacenamiento a largo plazo e incluso, si surge tal tarea, entierro, tk. esta es solo una de las formas más comunes de compuestos de uranio en la naturaleza, y también es menos radiactiva que el uranio natural. En este caso, además de los óxidos de uranio, se obtienen otros productos que contienen flúor a partir del hexafluoruro durante la desconversión. Por ejemplo, el mismo fluoruro de hidrógeno anhidro HF utilizado en la industria. Por tanto, el hexafluoruro de uranio también actúa como fuente secundaria de flúor, que ahora se extrae en Rusia a partir de materias primas chinas.
Entonces, la acumulación de DUHF en el mundo no ocurre precisamente porque la tasa de su transferencia al OUF es comparable a la tasa de formación de un nuevo DUHF: alrededor de 60 mil toneladas por año. Y las tasas de desconversión solo aumentarán, de modo que en las próximas décadas, las existencias mundiales de DUHF se convertirán en una forma más segura.
Capacidades mundiales para la desconversión de DUHF en óxido-óxido de uranio. Por el momento, alrededor del 25% de las reservas de DUHF del mundo ya se han convertido a una forma de óxido más segura. En Francia - 75%, en Rusia y Estados Unidos - alrededor del 10%. Fuente .
Experiencia francesa
Los franceses son los líderes de la desconversión. Necesitan legalmente convertir las existencias de DUHF en óxido nitroso para su almacenamiento a largo plazo y no se consideran residuos. La primera unidad potente "W1" para la transferencia de hexafluoruro a la ZOU se desarrolló y lanzó ya en 1984. Su productividad es de 10 mil toneladas. DUHF por año. Posteriormente se construyó una segunda unidad "W2" con la misma capacidad. La capacidad de desconversión en Francia ya supera el volumen de nueva formación de DUHF, por lo que sus existencias de DUHF están disminuyendo. Según diversas estimaciones, hasta 300 mil toneladas de DUHF (no solo francesas) en Francia ya se han convertido en una forma más segura de óxidos.
Las existencias de ZOO recibidas se almacenan en contenedores metálicos DV-70 con un espesor de pared de 5 mm, un volumen de 3 m3 y que contienen 10 toneladas de ZOO. Los contenedores se almacenan en varios niveles en hangares en dos plantas nucleares francesas, en Bessines y Tricastin. Al mismo tiempo, de 10 toneladas de DUHF, se obtienen 8 toneladas de OUF, y teniendo en cuenta el embalaje más compacto de OUHF, también ocupa 5-6 veces menos área durante el almacenamiento.
Instalaciones de almacenamiento ZOU en Francia. Se almacenan en pilas de este tipo en los hangares ligeros de las plantas nucleares como stock y materia prima para el futuro, ya que la industria nuclear y la energía francesas aún tienen planes para este futuro. Fuentes fotográficas ( 1 y 2 ).
Experiencia Urenco
Urenco es el segundo actor más importante en el mercado mundial de enriquecimiento de uranio después de nuestra TVEL (subsidiaria de Rosatom). He escrito sobre ellos en detalle en artículos anteriores. Tienen tres fábricas en Europa: en el Reino Unido, los Países Bajos y Alemania. Trabajan en diferentes países y sus clientes están en todo el mundo. Entonces, esta empresa comercial ha estado operando durante casi medio siglo bajo todas las leyes internacionales y nacionales. Al mismo tiempo, esta no es una corporación estatal nuclear o la empresa nacional de alguien, como en Rusia, Francia o China, que además de resolver problemas comerciales, se dedican a la elaboración e implementación de una estrategia para el desarrollo de las industrias nucleares en sus países y en los mercados mundiales (con todos los pros y contras de este enfoque). ... Urenco es una empresa cuyo principal negocio es precisamente el enriquecimiento de uranio para centrales nucleares comerciales utilizando su tecnología de centrifugación patentada.El resto es secundario para ellos. Por lo tanto, simplemente ganan dinero con lo que hacen bien y se benefician en la medida de lo posible para ellos y sus socios. Esto no es ni mejor ni peor que otros enfoques, es solo una realidad y una característica que debe entenderse cuando se habla del mercado de materiales nucleares y enriquecimiento de uranio.
Por tanto, cuando Urenco fue rentable, enviaron parte de su DUHF a Francia para su desconversión. De las 300 mil toneladas de hexafluoruro procesadas por los franceses, 46 mil toneladas. (en términos de uranio metálico) es un DUHF del Urenco europeo procesado bajo contratos de 2003 a 2014 . Urenco tomó el ZOO resultante y lo entregó a la organización holandesa de gestión de residuos radiactivos CORVA, nuevamente por considerarlo beneficioso para sí mismo. Después de todo, Urenco no tiene planes para la producción futura de combustible MOX.
Por cierto, los descendientes de Rembrandt, Bosch y otros Bruegels en la CORVA holandesa abordaron el tema del diseño de sus instalaciones de almacenamiento de desechos y materiales radiactivos de manera muy creativa: la necesidad de coordinación y aprobación de las comunidades locales lo obligó (¡lo tendríamos!). Por lo tanto, los hicieron simbólicamente hermosos por fuera, y por dentro abrieron generalmente una sucursal de museos locales y una galería de arte .
Se trata de un edificio para residuos de alta actividad generados durante el reprocesamiento en Francia de combustible de la única central nuclear de Borsele en los Países Bajos (con una capacidad de tan solo 440 MW, y se encuentra allí mismo) y el único reactor de investigación holandés. Con el tiempo, el edificio se volverá a pintar con un color menos vivo, lo que simboliza una disminución gradual en la generación de calor y la actividad de desechos.
Y esta es una galería de arte organizada dentro de la instalación de almacenamiento de desechos radiactivos. Una excelente manera de combinar los negocios con el placer es tocar el arte y ver que RAO no da miedo. Y esto es importante tanto para los empleados como para los visitantes.
Y en este edificio (el proyecto y el render se muestran aquí), el uranio empobrecido se almacenará en forma de ZOU durante unos 100 años. La fachada alberga el reloj de sol más grande de Europa del famoso artista holandés William Verstraeten . Simbolizan la importancia del tiempo en la gestión de desechos y materiales radiactivos.
Para 2130, los Países Bajos deberían poner en funcionamiento un sitio de eliminación profunda de desechos radiactivos. Si bien el proyecto del repositorio de OPERA se ve así... Si en ese momento no se utilizan las ZOU, también se colocarán allí. Al mismo tiempo, el precio de emisión es de 2.000 millones de euros. Eso en términos de un kg de uranio empobrecido, alrededor de 7,7 euros por kg.
Otro ejemplo del enfoque pragmático de Urenco es la decisión en 2010 de construir una planta de desconversión en el sitio en Cuipenhurst (Reino Unido) - Tails Management Facility (TMF)... En 2020, debería estar completamente lanzado. Quizás de esta manera decidieron ahorrar en los servicios de desconversión franceses (aunque les compraron la tecnología, como todos los demás en el mundo), quizás decidieron ganar dinero en servicios similares para la Autoridad Británica de Desmantelamiento Nuclear (NDA), que tiene sus propias reservas DUHF restantes. de la obra de la planta de difusión gaseosa inglesa en Kaipenhurst, que estaba en funcionamiento antes de incorporarse al emplazamiento de Urenco. No es una coincidencia que la planta de desconversión se construyera en el sitio británico de Urenco, y no en Alemania o los Países Bajos, donde no existen tales reservas. Las reservas totales de DUHF en Kaipenhurst, de Urenco y NDA - alrededor de 130 mil toneladas.Y el matiz es que ahora Urenco DUHF de Alemania y Holanda también será enviado aquí para su desconversión. ¿Y dónde dice Greenpeace que nadie, excepto el "vertedero de basura nuclear" de Rusia, está tomando DUHF extranjero para sí mismo? Los han estado transportando durante muchos años y en pleno cumplimiento de las normas y leyes internacionales.
Por cierto, los británicos también DUHF y ZOU obtenidos de él no consideran desperdicio. Después del reprocesamiento, el uranio empobrecido propiedad de la NDA permanecerá en Kaipenhurst para su almacenamiento a largo plazo bajo la administración de Unenco, así como parte del propio ZOO de Urenco. La energía nuclear en el Reino Unido se está desarrollando y están invirtiendo en la investigación sobre cómo utilizar el uranio empobrecido.
En Alemania, la actitud hacia la energía nuclear es la más negativa de los países donde opera Urenco. Por lo tanto, mientras que su uranio empobrecido de Gronau se convertirá en forma de RAM para almacenamiento a largo plazo, y luego, lo más probable, se eliminará como desechos de baja actividad, potencialmente en una cantidad de hasta 100 mil toneladas. Sin embargo, hasta ahora, incluso en Alemania, DUHF, RAM y uranio empobrecido no tienen el estatus de desechos radiactivos.
Y sí, la idea de enviar una parte de DUHF para su re-enriquecimiento a Rusia es también una decisión pragmática de Urenco, mutuamente beneficiosa para Rosatom, ya que Urenco recupera el 30% de este uranio en forma de equivalente natural, se deshace del uranio dos veces empobrecido (sí, esta motivación probablemente también está presente), y Rosatom gana con el enriquecimiento y obtiene lo que considera un recurso. Al mismo tiempo, la práctica cuando la parte empobrecida de uranio permanece en la planta de enriquecimiento es mundial, por lo general es DUHF después del enriquecimiento de uranio natural y en Rusia, también después del enriquecimiento de DUHF.
Experiencia en USA
En los Estados Unidos, el enfoque del estado de DUHF es doble, ya que existe DUHF, que tiene diferentes propietarios, tanto privados como estatales. Tienen dos grandes plantas cerradas de enriquecimiento de uranio por difusión en Paducah y Portsmouth, que son propiedad del Departamento de Energía (DOE). Arriba, mostré una foto de sus almacenes desde satélites. Acumulan las principales reservas de DUHF en los Estados Unidos: alrededor de 800 mil toneladas. En 2004, adoptaron un plan de la Misión de la Oficina del Proyecto de Portsmouth / Paducah ( Misión de la Oficina del Proyecto de Portsmouth / Paducah ) para el desmantelamiento de la planta y la gestión de las existencias DUHF . El programa asume la desconversión de DUHF en ZOO con la producción asociada de productos fluorados y la liberación de contenedores de DUHF, que son más de 60 mil contenedores de acero. Al mismo tiempo, después de la defluoración de DUHF, planeancolocar uranio empobrecido (UD) en forma de óxido para su almacenamiento a largo plazo en tres lugares adaptados para el almacenamiento de desechos radiactivos (RW). Sin embargo, finalmente no han decidido qué hacer con él y no se refieren a RW por defecto, creyendo su posible uso posterior. E incluso lanzaron un programa completo de investigación sobre las formas de su uso futuro .
Instalación de almacenamiento DUHF en EE. UU. Fuente .
Es curioso que alrededor del 20% de sus reservas de DUHF sean relaves bastante “ricos”, más del 0,34%. Aquellos. Se trata de una materia prima bastante atractiva desde el punto de vista económico, de la que se pueden obtener hasta 40 mil toneladas de uranio natural equivalente, su producción casi anual en todo el mundo. Pero no tienen sus propias capacidades libres, y el re-enriquecimiento de sus relaves en Rusia, como lo hacen los europeos, está legalmente limitado en los Estados Unidos. Pero no excluyen la posibilidad de un enriquecimiento adicional de DUHF en caso de que tengan nuevas tecnologías y quieran hacerlo. En particular, el DOE planea transferir hasta 300 mil toneladas dentro de 40 años. DUHF (alrededor del 40% de las reservas) al futuro consorcio Global Laser Enrichment (GLE) , que está desarrollando una tecnología prometedora para la separación de isótopos por láser. Cosas GLE mientras haya regular, pero la intención y la escala son importantes: el DOE considera al menos 300 mil toneladas de DUHF (37% de las reservas) como materia prima para el enriquecimiento y no como desperdicio.
Pero además de las antiguas reservas federales, también hay nuevas DUHF en Estados Unidos, que son generadas por empresas privadas de enriquecimiento. Más precisamente, esta es una planta de enriquecimiento de Urenco USA (ver artículo anterior ). Y para tales comerciantes privados (actuales y futuros), Estados Unidos determinó que les dejé decidir qué hacer con DUHF: descubrirán cómo usarlo de manera rentable, por favor, y si no, entonces se les dejó la opción de que tienen el derecho de entregar DUHF y uranio empobrecido a Propiedad DOE en el estado de desechos radiactivos de baja actividad. Y Urenco decidió, incluso antes de la construcción de la planta, que sería más rentable para ellos y que lo harían. Y exactamente lo que tienen derecho a hacerlo y lo confirma el memorando de 2005en relación con los residuos de la planta de Urenco USA (también conocida como LOUISIANA ENERGY SERVICES, LP ). Pero a Greenpeace le gusta referirse a este memorando como una confirmación de que, desde 2005, DUHF supuestamente ha sido clasificado como residuo radiactivo en los Estados Unidos. Todo, como podemos ver, es algo más complicado. Al menos hasta donde pude entenderlo, aunque no excluyo que haya entendido mal algo.
Por cierto, la capacidad total máxima de las unidades de desconversión DUHF en los Estados Unidos es de unas 22 mil toneladas. en el año. Pero hasta ahora durante 9 años se han convertido en óxidos un poco más de 70 mil toneladas de DUHF , que es incluso menos que en Rusia durante el mismo período. Está previsto que la refinación de todas las reservas en los Estados Unidos lleve al menos otros 30 años.
Experiencia y planes de Rusia
En Rusia, en JSC PO ECP en Zelenogorsk, una unidad para la desconversión y defluoración de DUHF funciona desde 2009 utilizando la misma tecnología francesa, y se llama "W-ECP", por analogía con la "W" francesa, a finales del año pasado alrededor de 100 mil toneladas ya se han convertido a la forma ZOU . DUHF , es decir más del 10% de las reservas rusas. Al mismo tiempo, se recibieron y enviaron a los consumidores 52 mil toneladas de ácido fluorhídrico y más de 10 mil toneladas de fluoruro de hidrógeno anhidro HF. En parte, se utilizan para reconvertir uranio natural para su enriquecimiento. Esto elimina la necesidad de comprar fluorita en China, la principal materia prima para la producción de flúor en Rusia.
Instalación "W-EKhZ" en Zelenogorsk, que ya tiene 100 mil toneladas. DUHF fue transferido a ZOU.
Rosatom cuenta con un programa para el manejo seguro de DUHF, que ha sido discutido en detalle e incluso ajustado durante los últimos seis meses como parte del trabajo del Consejo Público de Rosatom y sus grupos de trabajo sobre este tema, incluso con la participación de representantes de Greenpeace. Según el programa, para 2024, se pondrá en servicio otra unidad de desconversión W2-EKhZ. Ya se ha celebrado el contrato para la misma con la empresa francesa Orano por 40 millones de euros ) en diciembre de 2019. Y para 2028, también se pondrá en servicio W3-EKhZ, que aumentará la capacidad de defluoración en Zelenogorsk hasta 30 mil toneladas / año.
Los contenedores recibidos DV-70 con ZOU en Zelenogorsk son los mismos que en Europa.
Paralelamente, para 2026, dos unidades W se ubicarán en Novouralsk. El diseño ya ha comenzado allí también... Por tanto, la capacidad total de defluoración de DUHF en Rusia ascenderá a 50 mil toneladas. por año, que será más que cualquier otro país del mundo. Al mismo tiempo, se están desarrollando nuestras propias tecnologías de defluoración, pero hasta ahora no han encontrado una aplicación a gran escala. Todos estos planes permitirán transferir todas las existencias de DUHF a una forma segura de óxido-óxido de uranio para 2057. La versión original del programa hace seis meses asumía que la liquidación de reservas sería para el 2080, por lo que la discusión fue en beneficio del programa y acortó este período.
Además, está previsto liquidar dos de los cuatro sitios de almacenamiento de uranio empobrecido actualmente existentes, en Seversk y Angarsk, dejando solo dos donde estarán las unidades de defluoración, en Novouralsk y Zelenogorsk.
Como puede ver, el programa para manejar DUHF en Rusia es bastante a nivel mundial. Otro sería embellecer las instalaciones de almacenamiento como en los Países Bajos y poner en marcha una serie de reactores rápidos ...
¿Cuanto cuesta?
Este es un tema importante que, lamentablemente, Rosatom se resiste a revelar, así como los detalles comerciales de los contratos con Urenco. Todo lo que dicen es que el proceso de transferir DUHF a ZOO es ciertamente costoso, e incluso la venta de subproductos en forma de fluoruro de hidrógeno y ácido fluorhídrico no da resultado. Pero están dispuestos a asumir estos costos con sus ganancias, incluyéndolo en el costo de los productos, en el marco de la implementación de la política ambiental. Si se considera el tamaño del contrato para el suministro de una unidad “W” de 40 millones de euros , el coste total de desconversión durante casi medio siglo (de 2010 a 2057) será de al menos 200 millones de euros. Con la ganancia neta anual de TVEL de alrededor de $ 1 mil millones, es una gran cantidad.
Al mismo tiempo, tampoco se revela la cuestión del costo de almacenamiento adicional. Sin embargo, creo que no es muy grande, porque Los requisitos de mantenimiento son incluso más bajos que para DUHF debido a la forma inerte del ZOO, y es poco probable que aumenten los costos de seguridad, ya que Los almacenes seguirán estando en el área protegida de complejos industriales seguros en ciudades cerradas.
¿Y si tienes que enterrar?
Una pregunta aparte, que Greenpeace hace con razón, es cuál será el costo de enterrar las reservas de uranio empobrecido en caso de que aún no sean útiles. Al mismo tiempo, aparentemente se supone que, teniendo en cuenta la desintegración del uranio-238 en 4.500 millones de años, será eterna y, por tanto, infinitamente cara. Rosatom prefiere ni siquiera hablar de ello, lo cual es comprensible, porque su estrategia pasa por su uso. Sin embargo, Bellona en su informe trató de hacer estimacionesbasado en algunos proyectos extranjeros. Si ignoramos la extraña comparación del OCP y el combustible nuclear gastado, entonces el rango del costo de la eliminación del uranio empobrecido en sitios de eliminación cercanos a la superficie y profundos (que aún no existen) es de $ 1 a $ 30 por 1 kg. Esto está en línea con la estimación de los Países Bajos para un entierro profundo a 7,7 € / kg que cité anteriormente. Y esto es bastante comparable con el costo de eliminación de desechos radiactivos de la primera clase de peligro (la más peligrosa es después del reprocesamiento SNF) en Rusia, asumiendo una eliminación profunda: alrededor de 1,4 millones de rublos. por 1 m3 . Pero debe entenderse que las estimaciones superiores están asociadas con el entierro profundo, típico de los desechos de larga duración de alto nivel, que no es del todo aplicable al uranio empobrecido.
Tratemos de entender con qué debería relacionarse el uranio empobrecido. Los desechos radiactivos se clasifican según el nivel de actividad específica (cuántos radionucleidos contienen por unidad de masa) y la vida media promedio (de vida corta, media y larga). Entonces, lo más peligroso es lo que se obtiene durante el reprocesamiento del combustible nuclear gastado: hay una compota completa de radionucleidos con enormes actividades específicas y con vidas medias muy diferentes (hasta cientos de miles de años), además, aún libera calor, lo que requiere especial tratamiento. Según la clasificación rusa, esta es la primera clase de desechos ya mencionada, el precio de su eliminación es de casi un millón y medio de rublos por 1 m3.El precio aquí está asociado con la complejidad del proceso de almacenamiento (eliminación de calor) y los requisitos para el sitio de eliminación: este es el tipo de desechos que se planea enterrar bajo tierra en todo el mundo. Sobre tales entierros, incluido el proyecto ruso, yaescribió un artículo separado .
Pero para los especialistas es obvio, y para el resto ahora mostraré con cifras que el uranio empobrecido (DUHF o ZOO) y la 1ª clase de residuos radiactivos son cosas completamente distintas. En promedio, la actividad del uranio empobrecido es de aproximadamente 3-12 kBq / g , y esta es prácticamente la actividad de un isótopo natural de uranio-238. La actividad específica de RW de primera clase puede ser miles y millones de veces mayor y estar determinada por decenas de radionucleidos tecnogénicos. A continuación se muestran los criterios para asignar a determinados RW adoptados en Rusia:
Clasificación de RW según la legislación rusa ( Resolución del Gobierno de la Federación de Rusia de 19 de octubre de 2012 N 1069 ) Fuente de la tabla .
Se puede observar que en cuanto al contenido de emisores alfa, y el principal componente del uranio empobrecido es el uranio 238, que es un emisor alfa, el material en discusión se refiere a residuos radiactivos de baja (LAO) o, en casos extremos, de nivel intermedio (MWR), según el material de la matriz. en el que se supone el entierro.
Clasificación de RW en la infografía del Operador Nacional para la gestión de RW con referencia a los requisitos para organizar las instalaciones de eliminación para diferentes clases de RW . En total, todos los desechos radiactivos en Rusia se dividen en 6 clases. A medida que aumenta el número de clases, su "peligro" disminuye.
Teniendo en cuenta la larga vida media del uranio-238 (4.500 millones de años), lo más probable es que el uranio empobrecido se atribuya a la segunda o tercera clase de desechos radiactivos, según su actividad específica. Si el ZOO antes del entierro se comprime y / o se incluye en una cerámica u otra matriz y su densidad aumenta, entonces es muy posible ingresarlo en la tercera clase de desechos radiactivos, que deben colocarse en una instalación de eliminación cercana a la superficie a una profundidad de no más de 100 m. En los EE. UU., Por cierto, es la eliminación cerca de la superficie la que se considera la opción principal.
Diré de inmediato que todavía no existen tales puntos en Rusia. Hasta ahora, uno (en Novouralsk) está funcionando y varios más se están construyendo para RW de vida media (hasta 30 años de vida media) de tercera y cuarta clase . Por lo que tengo entendido, la NAO de segunda clase de larga duración (nuestro caso) no puede llevarse allí.
Sin embargo, ya existen tarifas para la recepción de diferentes clases de RW. E incluyen no solo una transferencia única de desechos radiactivos, sino también el mantenimiento durante todo el período de peligro. El costo de eliminación de 1 m3 de RW de tercera clase es de aproximadamente 170 mil rublos . Estimemos aproximadamente que el volumen de reservas de OCP incluso sin compactación será de unos 220 mil m3 (800 mil toneladas de DUHF = 640 mil toneladas de OCP con una densidad de alrededor de 3 t / m3). Esto significa que el costo del entierro es de aproximadamente 37 mil millones de rublos. Menos de un beneficio anual de la empresa TVEL. Las sumas no son tan grandes para un proyecto de varios años.
Pero aún faltan décadas para elegir la estrategia de eliminación. Y todavía quiero esperar que el escenario de involucrar al uranio empobrecido en el ciclo del combustible de la futura industria nuclear se realice en mayor medida y que crezca con reactores rápidos. O habrá nuevas formas de utilizar el uranio empobrecido, por ejemplo, en la ingeniería de energía termonuclear. Mientras tanto, se está volviendo a enriquecer, se utiliza parcialmente en combustible MOX, se convierte gradualmente en una forma segura para el almacenamiento a largo plazo y se invierte en I + D para sus nuevos usos.
Entrevista a Alexander Nikitin
Todo lo anterior en este y en artículos anteriores es esencialmente mi opinión sobre el tema, desarrollada a partir del estudio de numerosas fuentes, conversaciones con expertos y mi propia experiencia en el campo atómico. Sin embargo, esta pregunta era nueva para mí en muchos sentidos. Por eso, decidí hablar de este y temas relacionados con una persona con mucha más experiencia en estos temas. Este es Alexander Konstantinovich Nikitin, uno de los autores del informe sobre DUHF, jefe de Bellona y jefe de la Comisión de Ecología del Consejo Público de Rosatom. Y además de eso, es un capitán de primer rango en reserva y la única persona en Rusia que fue absuelta luego de que el FSB fuera acusado de divulgar secretos de estado para preparar un informe sobre los problemas radioactivos de la Flota del Norte en 1995.
Así que hablamos no solo sobre la historia actual de DUHF, sino también sobre el problema de las organizaciones medioambientales en Rusia. A continuación publico un video de nuestra conversación, que duró 1 hora y 20 minutos, publicado en mi canal de youtube (¡suscríbete!). No daré una transcripción completa, porque Algunas de las preguntas ya las he abordado en esta y en publicaciones anteriores (pero aún recomiendo escuchar la conversación, ya que hay muchos matices), transcribiré aquí solo algunos momentos de la conversación que no fueron tocados previamente en mis publicaciones - sobre cómo fue esta historia con DUHF El Consejo Público de Rosatom, cómo Greenpeace participó en su trabajo y, en general, sobre cómo vive una organización ambiental en Rusia y qué hacer por la gente común que está preocupada por la radiación y la seguridad nuclear.
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1. El hexafluoruro de uranio, así como varias otras formas de uranio empobrecido en general, no se consideran desechos, sino un recurso no solo en Rusia, sino también en muchos países del mundo. También se manipula, almacena, procesa, convierte en diversas formas en diferentes países, incluidos Europa y Estados Unidos, y su transporte internacional para su procesamiento, no solo a Rusia, es una práctica común. El almacenamiento de la fracción de uranio empobrecido en la planta después de su enriquecimiento también es una práctica internacional común. Por supuesto, cada país y empresa tiene sus propias características y matices. Una de las características específicas de Rusia y Rosatom es la posibilidad (y necesidad) de un enriquecimiento adicional de grandes volúmenes de DUHF.
2.Greenpeace y otras organizaciones ambientales y activistas que protestan por perdonar la importación de DUHF a Rusia brindan información sobre el tema al menos de manera inexacta, con elementos de manipulación y distorsión inconscientes o deliberadas. Aunque hay hechos confiables y preguntas justas en sus palabras. Se guían por sus creencias de que el átomo es malo y debe ser abandonado, y tratan de imponer esta opinión como única opción correcta en cualquier oportunidad. Sin embargo, incluso un análisis de la práctica de manipulación de DUHF en el mundo, que hice en mis artículos, muestra que su idea de que esto es un desperdicio está lejos de ser dominante y al menos no es la única posible. Sí, y pocas personas lo consideran un desperdicio excepto los activistas antinucleares y las organizaciones de la DUHF. En documentos alemanes y holandesesLos gobiernos a los que se refieren Greenpeace y Ekozashchita al referirse al transporte de residuos, DUHF se denominan material nuclear o fisionable.
3.En mi opinión, Rosatom, en la situación con la importación de DUHF, falló la campaña de información y luego solo trató de ponerse al día. Su tradicional cercanía, falta de voluntad y falta de voluntad para compartir información de manera oportuna, conduce a resultados desastrosos. En general, Rosatom es grande, y en su estructura la empresa de combustibles TVEL y la exportadora TENEX, que se dedican a la importación y procesamiento de DUHF, están lejos de ser las más abiertas. El único resultado útil de Greenpeace en esta historia es que TVEL recibió instrucciones de ponerse en contacto con el público indignado y compartir información. Aunque no respondieron a todas las preguntas, no fueron ellos quienes redactaron el informe sobre la DUHF, sino Bellona y el Consejo Público. Sin embargo, también hay muchas acciones negativas de las acciones de Greenpeace, en forma de calentar la radiofobia en la sociedad e imponer la opinión equivocada de que "Rusia es un vertedero nuclear". Los objetivos de Greenpeace son, por supuestorespuestas, pero estratégicamente es una elección falsa impuesta.
4. Teniendo en cuenta el punto 1, el silencio de Rosatom sobre una serie de cuestiones no significa que haya un encubrimiento de la importación de desechos radiactivos extranjeros a Rusia. Asimismo, las actividades antinucleares de Greenpeace en Rusia por cualquier motivo no significa que sean intrigas de enemigos y competidores. Tanto eso como otro en el caso general son teorías de especulación y conspiración que llevan a conclusiones y acciones incorrectas.
cinco.Pero mi principal conclusión es esta. En la Hermosa Rusia del futuro, se necesita la apertura de las grandes corporaciones y empresas nucleares (y no surgirá por sí misma), y se desarrolló un control público sobre las industrias y tecnologías peligrosas (cualquiera, no solo las que alguien ha designado como malas), y medios de comunicación, tribunales y medios competentes. autoridades supervisoras y ONG ambientales independientes fuertes y competentes, incluidas las competentes en cuestiones nucleares, y más confianza entre las autoridades condicionales y la sociedad, que no surgirá sin todo lo anterior. La industria nuclear está llena de problemas, y los expertos los conocen tan bien como los activistas, aunque por lo general entienden cosas completamente diferentes de ellos. Pero su solución requiere no solo voluntad política, recursos, tecnología, experiencia y especialistas, sino también la disponibilidad de mecanismos de trabajo para lograr el consenso público.Incluso si todo esto está mucho más allá del alcance del tema en consideración, y asumo mucho cuando soy un experto solo en una serie de temas atómicos, pero me parece que la resonancia pública en DUHF y en muchos temas nucleares es causada por esta maraña de problemas sociales en nuestro país, no solo problemas técnicos. Como dicen en un viejo chiste soviético sobre plomería, "aquí es necesario cambiar todo el sistema".
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