После утечки натриевого охладителя и пожара на реакторе-размножителe в Монджу в декабре 1995 г.² Япония сместила фокус своей политики по ядерному топливному циклу с развития реакторов-размножителей на быстрых нейтронах на использование МОХ (смешанного плутоний-уранового оксидного) топлива в легководяных реакторах. В Японии план по МОХ-топливу обычно называется плу-тепловой программой. Если препятствием на пути развития реакторов-размножителей на быстрых нейтронах (БН) были технические проблемы, то плу-тепловая программа сталкивалась с трудностями из-за сильной местной оппозиции. По сути дела, есть много людей, даже среди тех, кто ратует за развитие ядерной энергетики, которые поддерживают "однопроходный" подход³. Однако ни у энергетических компаний и японского правительства, ни у национальной Комиссии по атомной энергии нет намеренья прекратить свое содействие развитию плу-тепловой программы.

На самом деле, в рамках плу-тепловой программы либо планируется, либо уже введены в строй несколько предприятий. Предприятие по репроцессингу в Токае, которое было закрыто более трех с половиной лет назад из-за пожара и взрыва в цехе битуминизации в марте 1997 г.⁴, начало работать на полную мощность 20 ноября 2000 г. В декабре 2000 г. владелец предприятия в Монджу, остановленного после инцидента в 1995 г., попросил согласия префектуры Фукуй и города Тсуруга на подачу заявление в Министерство экономики, торговли и промышленности о рассмотрении его планов по модернизации предприятия Монджу на предмет безопасности. Строительство предприятия по репроцессингу в Роккашо, которое планируется завершить к июлю 2005 г., продолжается ускоренными темпами.

Предприятия по репроцессингу в Роккашо

Предприятие по репроцессингу строится в деревне Роккашо, префектура Аомори, компанией Japan Nuclear Fuel Ltd. и финансируется японскими электропроизводящими компаниями, а также ядерной промышленностью⁵. Цель строительства - создать предприятие по переработке отработанного топлива из японских легководяных реакторов. На площади около 3,8 млн м2 будет построено около 35 больших и малых бетонных зданий. В каждом здании будет четыре подземных этажа и четырех наземных, таким образом, половина предприятия строится под землей. Общая протяженность труб, соединяющих цеха, будет достигать приблизительно 1 500 км. На конец марта 2001 г. предприятие было построено на 64 %. Вследствие специфики субподрядной системы в японской строительной промышленности в строительство вовлечено около 1 000 компаний и 7 000 строителей, которые работают круглые сутки.

Хотя строительство предприятия еще не закончено, бассейн для хранения отработанного топлива уже сооружен. Максимальная вместимость бассейна - 3 000 т урана или tU (по 1 500 tU из кипящего ректора и реактора с водой под давлением). Доставка и хранение отработанного топлива в бассейне начались в декабре 1999 г. Ожидается, что к моменту завершения строительства предприятия в бассейне будет храниться около 1 600 tU.

Предприятие по репроцессингу в Роккашо будет работать на основе метода ПУРЕКС, при котором отработанное топливо растворяют в азотной кислоте с последующим выделением урана, плутония и высокоактивных отходов. Производственная мощность предприятия составляет 800 tU в год, при этом максимальная дневная выработка составляет 4,8 tU. На предприятии ежегодно будет выделяться около 5 т делящегося плутония. Максимальное выгорание отработанного топлива, которое планируется переработать на данном предприятии, составляет 55 000 мегаватт-дней тепловой энергии на тонну урана (MWdth/tU). Среднее выгора ние отработанного топлива, переработанного за день, будет в пределах 45 000 MWdth/tU. До того, как топливо поступит на предприятие, оно будет охлаждаться более года, а до того как оно будет подвергнуто разделению, оно должно охлаждаться более четырех лет.

Технологический процесс

Так же как и на предприятии по репроцессингу в Токае, эксплуатируемом Японским институтом развития ядерного цикла (JNC), главный технологический процесс на предприятии по репроцессингу в Роккашо основан на технологии, импортированной из Франции и смоделирован по образцу предприятия UP-3 в Ла Хаге (Франция), принадлежащего французской компании Cogema (Кожема). На остальных участках используются технологии, заимствованные из разных стран.

Как показано на рис., на предприятии выполняются следующие технологические операции: получение, хранение, измельчение, растворение, отделение иода, разделение, очистка, денитрация, хранение урановых и плутониевых продуктов, отверждение (остекловывание) высокорадиоактивных отходов. В большинстве случаев для каждого процесса предназначается отдельное помещение. Технология основных процессов, таких как измельчение, растворение, отделение и очистка, предоставляется филиалом Cogema компанией SGN.

Предприятие представляет собой мозаичный набор технологий зарубежных и японских компаний. Технология переработки высокоактивных жидких отходов и кислотное восстановление предоставлено компанией British Nuclear Fuels plc (BNFL), отделения йода - немецкой KEWA, урано-плутониевой денитрации - JNC, Mitubishi Materials и Toshiba, остекловывания высокоактивных жидких отходов - JNC и Ishikawajima-Harima Heavy Industries, бассейна для хранения отработанного топлива - Hitachi, Toshiba и Mitsubishi.

Базовая схема основного процесса, взятая от SGN, была подготовлена самой компанией, а схемы процессов с технологиями от других зарубежных и местных компаний были подготовлены японскими компаниями. Вследствие того, что в Японии часто происходят землетрясения, при проектировании необходимо было также учесть и сейсмический фактор. Таким образом, японские компании внесли необходимые изменения и дополнения в чертежи для сейсмоустойчивости конструкции, а кроме того, они отвечали за детальное проектирование, изготовление и установку асейсмического оборудования. Этот сложный и запутанный процесс привел к искажению при расшифровке чертежей, и в ходе строительства обнаружилось, что ряда деталей не хватало, а некоторые не подходили (см. ниже).

Предприятие отличается от предприятий по репроцессингу во Франции и Великобритании в том, что в качестве конечного продукта на нем будет выпускаться смешанный (50 % плутония и 50 % урана) оксид (МОХ), тогда как на французском и британском предприятиях урановый оксид и плутониевый оксид вырабатываются раздельно. В качестве меры по нераспрастранению Японии запрещается в соответствии с американо-японским ядерным соглашением⁶ отделять плутоний от урана, поставляемого США. Большая часть японского отработанного топлива содержит уран из США.

Cogema, BNFL и технологическая кооперация

На завершенных участках предприятия по репроцессингу Роккашо в апреле 2001 г. началась частичная пробная эксплуатация с использованием воды и пара с целью определения трещин, дыр и дефектов сварки и соединения труб. Испытания и пробные эксплуатации с использованием раствора гексагидрата уранилдинитрата, а затем отработанного топлива, растворенного в нитратном растворе, будут продолжаться до завершения строительства, запланированного на 2005 г. Например, при проверке на пригодность одного только цеха по разделению и растворению необходимо протестировать буквально миллионы элементов, чтобы подтвердить, действительно ли этот участок предприятия точно построен согласно чертежам.

Неопытность компании Japan Nuclear Fuel Ltd. (JNFL) и тот факт, что технология предприятия была заимствована у различных компаний, вызывает серьезную озабоченность относительно производственной безопасности и надежности сооружений предприятия. 26 февраля 2000 г. в газетах Daily Tohoku и To-o Nippo Newspaper было сообщено, что в цистерне для хранения низкорадиоактивных жидких отходов и в двух цистернах для временного хранения высокоактивных концентрированных жидких отходов, привезенных на предприятие, отсутствовали важные детали, из-за того что работники Hitachi неправильно расшифровали чертежи⁷. Например, сейсмоустойчивая опора, предназначенная для внутренней части цистерны для хранения высокоактивных концентрированных жидких отходов, была установлены наоборот. Такие дефекты являются результатом путаницы между SGN и японскими компаниями вследствие крупных изменений, внесенных в исходные чертежи с целью снижения стоимости после начала строительства в 1993 г. Некомпетентность JNFL в вопросах контроля качества - очевидна, и вполне возможно, что на других участках предприятия и оборудования также возникают проблемы⁸.

В 1987 г. JNFL подписала Соглашение о преобразовании технологии с французской компанией SGN и Общее рамочное соглашение с британской компанией BNFL. Во время пробной эксплуатации JNFL запросила Cogema прислать около 50, а BNFL - двух технических помощников до того, как строительство предприятия будет завершено. Начиная с прошлого года, технические специалисты Cogema и их семьи стали приезжать в Роккашо, и недалеко от этой деревни стала строиться "французская деревня" - дома специально для французских специалистов.

Как и передача технологии, обучение операторов на предприятии оказывается серьезной задачей. Предполагается, что для JNFL завершающим этапом передачи технологии будет обучение японских рабочих на установках Cogema и BNFL (кроме того, что они пройдут обучение на установке по моделированию репроцессинга компании JNFL, на предприятии по репроцессингу в Токае компании JNC и опытных установках японской атомной промышленности). Обучение на месте носит ограниченный характер, поскольку оно проводится на макетных или испытательных установках или на предприятии в Токае, на котором не используется та технология, которой будет оснащено предприятие в Токае. JNFL ведет переговоры с Cogema по поводу обучения ее операторов на предприятии UP-3, принадлежащем Cogema, однако на переговорах возникли трудности. В качестве одного из условий при такой договоренности Cogema требует гонорар за обучение в размере 100 млн иен⁹ за одного обучаемого вдобавок к новым контрактам по репроцессингу японского отработанного топлива. Обе стороны не пришли еще к окончательному решению.

Самый дорогой плутоний в мире

В соответствии с первоначальной заявкой на лицензирование, поданной в 1989 г., предприятие в Роккашо должно было быть построено в декабре 1997 г., однако сроки завершения строительства откладывались четыре раза. Когда в 1993 г. началось строительство этого предприятия, завершение планировалось на январь 2000 г. и общие затраты на строительство оценивались в 760 млрд иен. В 1996 г. из-за задержек со строительством дата завершения проекта была перенесена на январь 2003 г., а затраты на строительство оценивались в 1,88 трлн иен. Затем в 1999 г. завершение строительства перенесли на июль 2005 г., а оценки затрат на строительство стремительно выросли до 2,14 трлн иен (около 20 млрд долл. США), т.е. в три раза больше по сравнению с первоначальной сметой. Ожидается, что к моменту завершения предприятия расходы на строительство увеличатся еще больше.

JNFL не опубликовала прогнозируемую стоимость репроцесссинга на этом предприятии с учетом увеличения затрат на строительство. По оценкам Японского агентства по природным ресурсам и энергии, репроцессинг на Роккашо будет стоить около 351 млрд иен на тонну отработанного топлива¹⁰, что будет в полтора раза выше стоимости репроцессинга на предприятиях BNFL и Cogema¹¹. Есть другие оценки с более высокой прогнозируемой стоимостью, при этом наивысшая составляет 500 млрд иен на тонну отработанного топлива¹². Вследствие того, что Германия отказалась продолжать репроцессинг, возможно Cogema и BNFL будут вынуждены снизить свои расходы на репроцессинг, что сделает и так высокую себестоимость репроцессинга на Роккашо еще более неконкурентоспособной. [Примеч. ред.: это МОХ-топливо будет по крайней мере в 20 раз дороже, чем НОУ (низкообогащенный уран) топливо. Французское МОХ-топливо дороже НОУ-топлива примерно в 5 раз].

Согласно финансовому отчету за 1999 г. бюджетный год (с апреля 1999 по март 2000 г.), опубликованному в июне 2000 г., задолжность JNFL после уплаты налогов составляла 500 илн иен. Отчет включал в себя ежегодные отчисления энергетических компаний (12,5 млрд иен) на строительство предприятия по репроцессингу Роккашо, но это перечисление не покрывает возрастающих затрат на строительство. Продолжая строительство предприятия по репроцессингу, JNFL залезает во все большие долги, и очень вероятно, что плутоний, изготовленный на Роккашо, будет самым дорогим в мире.

Планируемое предприятие по изготовлению МОХ-топлива и его проблемы

По мере того, как продвигается строительство предприятия по репроцессингу в Роккашо, все больше озабоченности вызывает тот факт, что, возможно, плутоний, выделенный на этом предприятии, будет в излишке. Чтобы исправить ситуацию, Японская федерация электропроизводящих компаний и JNFL решили построить первое в Японии предприятие по изготовлению гражданского МОХ-топлива.

В соответствии с планами предприятие по изготовлению МОХ-топлива предлагается строить недалеко от предприятия по репроцессингу в Роккашо. Оба предприятия будут соединены друг с другом подземным желобом для передачи МОХ-порошка. Планируется, что производственная мощность этого крупномасштабного предприятия составит 130 т тяжелого металла (t-HM) и что оно начнет работать в 2008-2009 г. Как и на предприятиях Бельгии и Франции, в основу производственного процесса положен метод MIMAS¹³. Общие затраты на строительство оцениваются в 120 млрд иен.

Уровень обогащения плутония МОХ-топлива, изготовленного на предлагаемом предприятии будет составлять от 5 до 10 %. В качества сырья на предприятии будет использоваться МОХ (50 % урана: 50 % плутония) порошок, изготовленный на предприятии по репроцессингу Роккашо. Смесь будет разбавляться путем добавления обедненного урана, хранящегося на предприятии по обогащению Роккашо. Затем будут изготавливаться топливные таблетки и собираться топливные стержни.

Поскольку при производстве МОХ-топлива участвует плутоний, эмиссия нейтронов увеличивается примерно в 10 000 раз, а гамма-излучение примерно в 20 раз по сравнению с процессом производства уранового топлива. Таким образом, необходим жесткий контроль за безопасностью, особенно в отношении установки средств по экранированию и улавливанию радиоактивных материалов, управлению теплоотводом, контролю за критичностью. Авария, связанная с самоподдерживающейся цепной реакцией, которая произошла на токайском предприятии JCO и унесла две жизни, подвергла местного жителя нейтронному облучению, а также вынудила жителей, проживающих в радиусе 350 м от предприятия, эвакуироваться, до сих пор еще свежа в памяти японского народа.

Кроме этого, поскольку МОХ-сырье будет содержать восстановленный уран, в отличие от предприятий по производству МОХ-топлива в Англии и Франции, защита работников и населения от сильного гамма-излучения от дочерних нуклидов урана-232 и урана-236 будет представлять собой довольно сложную задачу. На предприятии по производству МОХ-топлива в Роккашо, в отличие от других подобных предприятий, лежит груз необходимости по обеспечению укрепленных экранирующих структур, а также более строгого контроля за дозами облучения персонала.

Словно идя по пятам за планами промышленности, Комиссия по ядерной безопасности (или NSC, японский аналог американской Комиссии по ядерному регулированию) в спешке готовит стандарты по обследованию системы безопасности для лицензирования предприятия по производству гражданского МОХ-топлива, с тем чтобы утвердить их к концу этого года. Более того, обсуждения стандартов по обследованию включают дискуссии о возможном использовании в качестве сырья не только 50 : 50 МОХ, но и оксида плутония. Если это будет сделано, то, возможно, принадлежащий Японии плутоний, выделенный и хранящийся за границей, будет возвращен, поскольку в соответствии с американо-японским ядерным соглашением Япония не может выделять чистый плутоний у себя в стране из большей части своего отработанного топлива. Использование оксида плутония на крупном предприятии в Японии создает серьезную угрозу безопасности и нераспространению, и к этому надо относиться серьезно. Граждане должны бдительно следить за ходом подготовки NSC стандартов по обследованию системы безопасности.

Тем временем планы по использованию МОХ-топлива в Японии заходят в тупик. По состоянию на май 2001 г. никакая часть МОХ-топлива, ввезенного в Японию из Европы, начиная с осени 1999 г., не была использована из-за скандала с фальсификацией данных BNFL и в связи сильной местной оппозицией¹⁴. Энергетические компании планировали начать облучение МОХ в легководяных реакторах осенью 1999 г. В настоящий момент ни один из реакторов страны не установил дату загрузки МОХ-топлива. Даже если бы планы осуществлялись в соответствии с первоначально намеченными целями, прогнозируемая потребность в плутонии до 2010 г. составляла бы 30 т, по сравнению с прогнозированными поставками в 55 т, что приводит к образованию значительного излишка плутония (см. рис.).

В Японии и за ее пределами раздается серьезная критика относительно планов по репроцессингу и производству МОХ-топлива внутри страны. Авария, связанная с самоподдерживающейся цепной реакцией, на JCO, скандал с фальсификацией данных по МОХ-топливу и другие скандалы, включая сокрытие и манипуляцию информацией, связанной с инцидентом на реакторе-размножителе Монджу в 1995 г. и инцидентом в Токае в 1997 г., привели к тому, что у японцев появляется все больше скептицизма относительно ядерной технологии и ядерной промышленности. Слепое продвижение использования плутония со стороны правительства, несмотря на такой скептицизм и местную оппозицию, будет и дальше наталкиваться на задержки и трудности.