IEER Энергетика и Безопасность Но. 1

Рекомендации IEER в области обращения с плутонием

Аржун Макхиджани

Примечания


Утилизация мировых запасов плутония представляет собой острую и назревшую проблему. В то время как многие говорят о репроцессинге и использовании плутония в качестве топлива реакторов АЭС, IEER полагает, что остекловывание, а не репроцессинг, является наилучшим методом утилизации плутония. В настоящее время США и Россия ликвидируют тысячи ядерных боезарядов, но они так и не смогли выработать эффективной стратегии по утилизации избыточного оружейного плутония. Одновременно, Франция, Великобритания, Япония, Россия и Индия продолжают накапливать запасы нового энергетического плутония путем переработки отработавшего топлива реакторов АЭС (выделения плутония и урана из топлива, облученного в ядерных реакторах). Этот плутоний может быть использован и при производстве оружия. Хотя Соединенные Штаты и не занимаются репроцессингом в военных или коммерческих целях, они, тем не менее, уступают давлению с целью продолжения финансовых вливаний в военные ядерные объекты. В феврале 1996 г. США возобновили работу военного предприятия по выделению плутония в Саванна-Ривер, мотивируя это необходимостью "управления окружающей средой", хотя репроцессинг представляет собой наихудший вариант утилизации плутония с точки зрения защиты окружающей среды, здоровья общественности и персонала (1).

Множество экономических, технических, экологических аргументов против использования плутония, а также соображения безопасности, не убедили тех, кто по-прежнему верит в то, что плутоний является ценным энергетическим ресурсом, который будет играть долгосрочную роль в глобальной энергетике и экономике. Более того, адвокаты использования плутония занимают влиятельные посты в ключевых странах, включая Россию, Францию, Японию, Великобританию и, в меньшей степени, Соединенные Штаты.

Преодоление российско-американских разногласий по плутонию

Существуют глубокие концептульные разногласия между руководством США и России относительно того, является ли плутоний ценностью или источником риска. Позиция российского правительства состоит в том, что плутоний представляет собой важный энергетический ресурс и имеет значительную экономическую ценность. В то же время многие американские лидеры, например, министр энергетики Хейзел О'Лири и советник президента по науке Джон Х. Гиббонс, рассматривают избыточный с точки зрения военных потребностей плутоний в качестве источника риска. В исследованиях, проведенных Национальной Академией наук в 1994 и 1995 гг., делается вывод, что использование плутония в реакторах АЭС было бы убыточным, даже принимая во внимание возможные доходы от продажи электроэнергии. Эти убытки были бы того же порядка, что и стоимость остекловывания плутония. Разумеется, и в Соединенных Штатах имеются такие организации, как, например, Американское ядерное общество, чьи взгляды на плутоний, скорее, ближе к российской позиции. Более того, в США, включая министерство энергетики, по-прежнему распространены настроения в пользу использования плутония в действующих энергетических реакторах в качестве компонента топлива, представляющего собой смесь оксидов урана и плутония (МОХ-топливо). Аналогичные намерения высказывались и российскими лидерами.

Вопрос о ценности плутония в долгосрочном плане сегодня не может быть решен. Но мы можем отделить кратко- и среднесрочные проблемы от долгосрочных проблем энергетики. Большинство независимых исследований, в которых тщательно рассматривалась стоимость репроцессинга и производства топлива, приходили к выводу, что из-за наличия больших запасов дешевого урана, в настоящее время плутоний не является экономически выгодным видом топлива и не будет таковым в обозримом будущем (см. основную статью). IEER разделяет эту точку зрения. Принимая во внимание присутствие дешевого урана и серьезных опасений с точки зрения безопасности, мы полагаем, что необходимо достижение принципиального согласия о переводе сегодня плутония в форму, не пригодную для создания оружия, при условии создания механизма, который позволил бы использовать его в качестве источника энергии в долгосрочной перспективе, в случае, если экономические условия и ситуация в области нераспространения изменятся в достаточной степени, чтобы позволить это.

Мы предлагаем две основные рекомендации относительно обращения с плутонием в кратко- и среднесрочной перспективе:

  1. Избыточный военный плутоний и весь энергетический плутоний должен быть остеклован таким способом, чтобы его было очень сложно похитить, а для неправительственных структур - крайне затруднительно повторно извлечь и использовать при создании ядерного оружия. "Остекловывание" предполагает смешивание плутония с большим количеством жидкого стекла (и других материалов) при создании стеклянных блоков. Контейнеры, предназначенные для хранения этого стекла (или сами стеклянные блоки), необходимо сделать высокорадиоактивными с тем, чтобы их было очень сложно похитить.
  2. Все радиохимические предприятия, как военные, так и коммерческие, производящие материалы, пригодные для производства оружия, следует закрыть с целью остановка накопления наращивание запасов оружейных материалов.

Правительства России и США должны решать энергетические проблемы, связанные с расщепляющимися материалами, путем создания механизмов, отвечающих озабоченности тех, кто полагает, что плутоний является очень ценным источником энергии будущего. Мы рекоменуем осуществление двух дополнительных мер:

  1. Создание международных запасов уранового толпива для реакторов АЭС в качестве средства, гарантирующего долгосрочое снабжение по разумным ценам. Эти запасы могут быть созданы на базе избыточного военного высокообогащенного урана.
  2. Создать финансовые гарантии повторного извлечения плутония из остеклованного состояния, если когда-либо какое-либо государство придет к выводу, что это экономически выгодно для производства энергии. Тем самым, российское и другие правительства сохранят возможности по использованию плутония в будущем, если это будет экономически целесообразным.

    Эти шаги должны способствовать преодолению опасений относительно обеспечения сырьем производств реакторного топлива и позволить уже в краткосрочной перспективе приступить к остекловыванию плутония. Средства для этого могли бы предоставить правительство США, страны Европейского союза и Япония.

Российско-американское сотрудничество

В настоящее время имеются обнадеживающие признаки проведения политики в области нераспространения в Соединенных Штатах и России. США не перерабатывают отработавшее топливо коммерческих реакторов (хотя они и продолжают эксплуатацию военного радиохимического предприятия) и начали серию испытаний на установках по остекловыванию высокоактивных отходов в Саванна-Ривер-Сайт в штате Южная Каролина и Уэст-Вэлли в штате Нью-Йорк. Россия располагает гораздо большим опытом, чем Соединенные Штаты, по остекловыванию высокрадиоактивных отходов на действующей установке в Челябинске-65. Кроме того, в Радиевом институте в Санкт-Петербурге она также проводила эксперименты по остекловыванию плутония, содержащегося в плутониевых остатках, непригодных для использования в качестве топлива. Современные работы в России, наряду с исследованиями в американских лабораториях, например, в Саванна-Ривер-Сайт и Национальной лаборатории в Ок-Ридже, могли бы обеспечить основу для активного взаимовыгодного сотрудничества по решению одной из наиболее актуальных проблем нашего времени.

Президенты Клинтон и Ельцин должны уже сейчас принять решение об остекловывании плутоня в целях предотвращения его появления на черном рынке. В качестве первого шага, Россия и США могли бы создать два совместных пилотных предприятия по остекловыванию - по одному в каждой стране - в рамках реализации программы технического сотрудничества в области безопасности расщепляющихся материалов. Соединенным Штатам и России необходимо договориться о закрытии их радиохимических предприятий и не использовать плутоний в качестве топлива для АЭС. Затем им следовало бы приложить совместные усилия по убеждению других государств последовать их примеру и также закрыть предприятия по переработке.

Только российско-американское партнерство в обращении с оружейными расщепляющимися материалами может побудить другие страны проводить экологически ответственную и предотвращающую распространение политику в области обращения с оружейными ядерными материалами и увеличивать занятость именно в этих областях, а не в таких спорных технологиях, как репроцессинг. Потенциальная возможность несанкционированного использования плутония, как из военных, так и коммерческих запасов, представляет собой глобальную проблему, нуждающуюся в глобальном решении.


Остекловывание плутония

Для того, чтобы гарантировать, что плутоний не будет использоваться при производстве ядерного оружия, необходимо привести его в форму, не позволяющую применять его в оружейном производстве. Одним из таких способов является смешение плутония с большим количеством жидкого стекла и помещение его затем в металлические контейнеры с целью создания стеклянных блоков. Этот процесс называется остекловыванием (витрификацией). Концентрация плутония в стекле может варьироваться от одного до нескольких процентов. Низкая концентрация затрудняет хищение или повторное извлечение плутония, однако увеличивает количество стеклянных блоков и, следовательно, требует больше места для хранения. Повторное извлечение плутония из стекла может осуществляться без применения чрезмерно сложной технологии.

С целью максимально затруднить повторное извлечение плутония и, тем самым, создать больше гарантий его нераспространения, его можно смешать с высокорадиоактивными продуктами деления, например, цезием-137 или смесью продуктов деления, образовавшимися на предыдущей стадии технологической цепочки репроцессинга. Эти выделяющие гамма-излучение материалы станут источником смертельной дозы радиации для любого, кто попытается похитить содержащий плутоний стеклянный блок. Однако такой подход увеличивает стоимость повторного извлечения плутония, если такая необходимость возникнет когда-либо в будущем. Возможная "золотая середина" состоит в том, чтобы остекловывать плутоний в смеси с другими элементами, в частности, торием-232, и помещать полученную смесь в контейнер, которому была бы придана высокая радиоактивность путем использования при его создании цезия-137.

See IEER's report, Fissile Materials in a Glass Darkly, which discusses disposition options for surplus weapons plutonium. See also Science for Democratic Action Vol. 5 No. 1 for more about reprocessing and vitrification.


Энергетика и Безопасность Но. 1
Энергетика и Безопасность | (англиский вариант)
IEER


Примечания:
  • См.: Noah Sachs, Risky Relapse into Reprocеssing (Takoma Park, Maryland: Institue for Energy and Environmental Research, Jan. 1996)


Институт исследований энергетики и окружающей среды

Ваши вопросы и замечание посылайте: координатору внешних связей: michele@ieer.org
Такома Парк, Мэриланд США

Август, 1997