Обедненный гексафторид урана: свойства, обращение, применение
Дата: 29/06/2020
Тема: Обращение с РАО и ОЯТ


О.Э. Муратов, к.т.н., Общественный совет ГК «Росатом»

Обедненный уран – один из самых противоречивых и проблемных продуктов ядерной индустрии. Радиоактивность обедненного гексафторида урана невысока, значительно ниже природного урана, а главную его опасность представляют химические свойства. Неопределенность правового статуса обедненного гексафторида урана иногда относит его к радиоактивным отходам. В то же время благодаря свойствам и химическому составу обедненного гексафторида урана его следует рассматривать как уникальное сырье для практического применения не только в атомной, но и во многих областях промышленности.



В ожидании переработки для использования накопленных запасов обедненного гексафторида урана необходимо переводить химически опасное токсичное вещество в устойчивые безопасные формы.

В природе существует только одно ядерное топливо – урановое. Уран широко распространен в природе, в земной коре его содержание в десятки раз больше, чем золота, серебра, висмута, ртути и аналогично содержанию свинца и цинка. Однако он находится в очень рассеянном состоянии, руды с содержанием урана ~1 % считаются очень богатыми.

Природный уран является слаборадиоактивным элементом, его удельная активность составляет 24,79 кБк/г. Он состоит из смеси трех изотопов: 238U (99,2739 %), 235U (0,7205 %) и 234U (0,0056 %). Радиоактивность природного урана обусловлена, в основном, изотопом 234U, удельная активность которого 230,22 МБк/г [1].

Вследствие низкого содержания урана в рудах первой стадией изготовления ядерного топлива является обогащение руды. В результате обогащения получают концентраты с содержанием урана в ~200 раз выше, чем в исходной руде. Получаемые на этой стадии концентраты представляет собой технически чистое соединение урана в виде смеси оксидов UO2 и U308. Для изготовления ядерного топлива содержание примесей в них должно соответствовать требованию ядерной чистоты, то есть не превышать 10-6-10-7.

Оксиды урана являются наиболее устойчивыми его соединениями и могут безопасно храниться в течение длительного времени. Мощность дозы облучения на расстоянии одного метра от 200-литровой емкости с оксидом природного урана равна, половине той, которую человек получает во время трехчасового полета на самолете.

Единственным природным изотопом урана, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция, является 235U. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах и ядерном оружии.

Подавляющее большинство АЭС мира, а также транспортные и исследовательские ядерные энергетические установки используют в качестве ядерного топлива обогащенный по делящемуся изотопу 235U уран. В мире используются различные технологии обогащения урана (центрифужная, газодиффузионная и др.), однако при любых технологиях обогащения на начальной стадии ядерного топливного цикла при конверсии природного урана его необходимо перевести в газообразное состояние.

Единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре, является гексафторид урана (UF6). Поэтому он играет ключевую роль в ядерном топливном цикле в качестве единственного вещества, пригодного для разделения изотопов 235U и 238U, как газодиффузионном, так и центрифужным методами. Обогащенный изотопом 235U гексафторид урана, полученный на заводах по разделению изотопов, одном из основных этапов ядерного топливного цикла, используется для производства топлива для ядерных реакторов. Технологическая схема конверсии природного урана приведена на рис. 1. 

Рис. 1. Технологическая схема конверсии природного урана

Физические и химические свойства гексафторида урана –природного, обогащенного или обедненного, одинаковы[2].Он представляет собой бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. В нормальных условиях при температуре 56,4 °C переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Газообразный гексафторид урана – это тяжелый бесцветный газ. При небольшом увеличении давления или температуры может переходить в жидкость (рис.2).

Рис. 2. Фазовые состояния гексафторида урана

Гексафторид урана негорюч, но при нагревании разлагается с образованием токсичных паров фтористого водорода (HF).При нормальных условиях гексафторид урана не вступает в химические реакции с кислородом, азотом, углекислым газом и сухим воздухом.Как в газообразном, так и в твердом состоянии бурно реагирует с водой, в том числе с атмосферной влагой, с образованием уранилфторида (UO2F2) и фтористого водорода (HF), которые очень гигроскопичны. Реакции очень экзотермичны, причем тепловыделение реакции с твердым гексафторидом урана значительно выше, чем с газообразным (211,6 и156,8 кДж/моль):

UF6 + 2H2О → UО2F2 + 4HF + Q

Реакция твердого гексафторид урана с водой протекает очень медленнопо сравнению с газообразным, которая протекает практически мгновенно, т.к. образующийся уранилфторид формирует защитный слой, который является диффузионным барьером, препятствующим поступлению воды к поверхности собственно гексафторида урана.

Гексафторид урана – сильный окислитель. В жидком виде реагирует со многими органическими веществами со взрывом, агрессивен в отношении некоторых металлов, пластиков, резины и полимерных материалов.Взаимодействуя с большинством металлов, образует фторид металла и малолетучий или нелетучий низковалентный фторид урана (UF4).

Стойкими к воздействию гексафторида урана являются никель, никелированная сталь, медь, медно-никелевые и некоторые алюминиевые сплавы. Тефлон и другие фторсодержащие пластики устойчивы к гексафториду урана. 

Учитывая перечисленные химические свойства гексафторида урана, на всех стадияхобращения с ним (технологические процессы, транспортирование, хранение и т.д.) необходимо исключить его взаимодействие с влагой. В аппаратах и контейнерах, заполняемых гексафторидом урана, нельзя использовать обычные углеводородные смазки, а также обеспечивать отсутствие в них органических веществ.

Гексафторид урана - химическое токсичное очень едкое вещество, вызывающее тяжелые отравления и разъедающее любую живую органику с образованием химических ожогов. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»относится к веществам I класса опасности, при обращении с ним необходимо обеспечивать промышленную безопасность производства, хранения и транспортирования, как для химических производств. В России максимальная ПДК в воздухе рабочей зоны - 0,015 мг/м3. В США предельный пороговый уровень однократного воздействия - 0,6 мг/м3.

Обогащение природного урана включает только естественные, долгоживущие радионуклиды, поэтому не происходит образования продуктов деления итрансурановых элементов, как в реакторе.Радиоактивность гексафторида урана с природным содержанием его изотопов, поступающего на обогащение, такая же, как и природного урана – 24,79 кБк/г. Эта величина удельной активности относится к свежеприготовленному веществу, в котором отсутствуют все дочерние продукты распада уранового ряда. Удельная активность гексафторида урана в зависимости от степени его обогащения и приведена в табл. 1.

Таблица 1

Удельная активность гексафторида урана в зависимости от степени обогащения*

* Значения удельной активности включают активность234U, который концентрируется в процессе обогащения, и не включают вклад дочерних продуктов


Активность находящегося на хранении гексафторида урана определяется продолжительностью времени, прошедшего с момента его выработки, т.к. с течением времени в гексафториде урана накапливаются дочерние нуклиды. Поскольку все изотопы урана имеют очень длинные периоды полураспада, а дочерниеизотопы 238U и 235U (соответственно 234Th и 231Th) короткие, естественное радиоактивное равновесие достигается через 150 дней. В результате после этого периода удельная активность находящегося на хранении гексафторида урана с начальным природным содержанием изотопов увеличивается до 40кБк/г.

Гексафторид урана, полученный из регенерированного урана, дополнительно содержит искусственныеизотопы урана – 232U, 233U,236U и 237U, активность которых значительно превышает активность природных (табл.2) [3]. Кроме того, регенерированный уран содержит повышенное содержание изотопа 234U, который является продуктом цепочки распада 238U.

Таблица 2

Удельная активность изотопов урана

 Физические и химические свойства гексафторида урана, полученного из регенерата, не отличаются от гексафторида урана с природным содержанием изотопов, а  его изотопный зависит от типа реактора, в котором был облучен исходный уран, выгорания топлива, времени выдержки отработавшего ядерного топлива и эффективности его очистки от наработанных при его переработке примесей.

На всех стадиях ядерного топливного цикла, как при любом технологическом процессе, образуются побочные продукты, которые в зависимости от наличия технологий и экономической эффективности их дальнейшего использования могут рассматриваться как ценные ресурсы или отходы.

В процессе обогащения урана по изотопу 235U образуются обогащенный урановый продукт (ОУП), который используется для изготовления топлива, и обедненный гексафторид урана (ОГФУ), являющийся побочным продуктом (рис.1). Оставшийся после обогащения ОГФУ, объемы которого в 6-8 раз превышают объемы ОУП, накапливается на промышленных площадках разделительных заводов.

Количество остаточного 235U в ОГФУ зависит от технологии обогащения и может составлять от 0,05 до 0,4 %. Удельная активность ОГФУ определяется практически только активностью 238U (12,5 кБк/г). Она составляет менее половины активности природного урана, т.к. в процессе обогащения невозможно разделить легкие изотопы и весь 234U (дающий основной вклад в активность природного урана) вместе с 235U переходит в ОУП. Более того, даже активность ОГФУ, полученного после обогащения регенерированного урана, сравнима с активностью, природного урана т.к. содержащиеся в регенерате искусственные изотопы в том числе и наиболее высокоактивный ²³²U (табл. 2), переходит в ОУП.

Проблема накопления и обслуживания запасов ОГФУ возникла в 1950-х гг. после начала масштабного развития разделительных производств в США, СССР и Великобритании для ядерно-оружейных программ, а впоследствии ив других странах для мирной ядерной энергетики. Проблема накопления и обращения с ОГФУ актуальна в настоящее время для всех стран, как продолжающих обогащение урана для нужд ядерной энергетики, так и прекративших обогащение урана по экономическим или технологическим причинам.

Первая промышленная и реализованная на практике технология обогащения урана – газодиффузионное разделение изотопов 235U и 238U, основана на разнице в подвижности и, соответственно, скорости прохождения сквозь специальную пористую мембрану молекул газообразного вещества. Молекулы газа с легким изотопом урана более подвижнычем с тяжелым, они быстрее и легче проходит через мембрану и после прохождения мембраны гексафторид будет обогащен изотопом 235U. Ввиду различия масс молекул гексафторида с 235U и 238U на 1,5%, а концентрация начального гексафторида больше чем на 99% состоит из молекул с изотопами 238U, производительность диффузионного метода чрезвычайно мала. Кроме того, через мембрану с определенной долей вероятности проникают тяжелые молекулы, а легкие не проходят. Поэтому в газодиффузионном методе степень разделения изотопов недостаточно высока, и в ОГФУ остается достаточно высокое количество 235U.

В самых первых вариантах газодиффузионных технологий обогащения урана в ОГФУ содержалось около 0,4% 235U. В дальнейшем совершенствование технологии позволило снизить содержание 235U в ОГФУ до ~0,3%. Газодиффузионная технология широко использовалась во множестве стран и до конца 1970-х гг. была практически единственной промышленной технологией обогащения урана – 98% всего обогащенного урана в мире производилось этим способом.

Значительно более эффективной технологией обогащения урана, обеспечивающей снижение содержание 235U в ОГФУ до ~0,2% и менее, является газоцентрифужная, основанная на различие центробежных сил, действующих на молекулы разных масс[4].Коэффициент разделения изотопов зависит от абсолютной разницы в массе, а не от отношения масс, как в диффузионном методе. В центрифуге, вращающейся с большой окружной скоростью, тяжелые молекулы гексафторида с 238U под действием центробежных сил концентрируются у периферии, а легкие с 235U– у ротора центрифуги. Степень разделения пропорциональна квадрату отношения скорости вращения к скорости молекул в газе.

Помимо эффективности обогащения газоцентрифужная технология по сравнению с диффузионной значительно менее энергозатратна. Газодиффузионные заводы потребляют в 50 раз больше энергии на вырабатываемую единицу разделения, чем центрифужные. В 1970-х гг. в мире началось масштабное перевооружение разделительных производств и их переход от диффузионных на газоцентрифужные технологии [5].

Все зарубежные обогатительные предприятия оснащались (и оснащаются в настоящее время) газовыми центрифугами, разработанными в Германии. Первые такие опытные заводы появились 1975 г. в Великобритании и Нидерландах, и в 1977 г. они были введены в промышленную эксплуатацию.

В настоящее время все диффузионные заводы остановлены, последним из них был единственный крупный американский обогатительный завод в Падьюке в 2013 г. после 60 лет эксплуатации. В настоящее время обогатительный завод корпорации URENCOв Юнисе, является единственным действующим коммерческим обогатительным заводом в США.

С начала развития газоцентрифужных технологий и до настоящего временив мире производителями центрифуг являются только Россия и корпорация URENCO. Французская Orano, обладающая ~12 %мировых мощностей по обогащению урана, свои центрифуги покупает у URENCO.

В настоящее время производственные мощности по обогащению урана имеются в 13 странах, а промышленное обогащение осуществляют пять корпораций, разделительные производства которых размещаются в восьми странах. Причем, Германия, Нидерланды и Россия предоставляют услуги по обогащению урана на коммерческом рынке ядерного топлива.Опытно-промышленные заводы имеются еще в шести странах. Обогатительные предприятия их производительность приведены в табл. 3[6].

Таблица 3

Обогатительные предприятия в мире

*На опытно-промышленном предприятии используется диффузионная технология

В результате отечественных разработок в 1970-1980-е гг. в стране был проведен полный перевод разделительной отрасли на газоцентрифужную технологию обогащения урана, апоследний диффузионный комплекс был остановлен в 1992 г. Это позволило реализовать беспрецедентный рост производства обогащенного урана при многократном снижении затрат не единицу продукции. В настоящее время на Российских предприятиях сосредоточено ~40 %мировых мощностей по обогащению урана, и центрифуги последних поколений обеспечивают с высокой эффективностью снижение содержания 235U в ОГФУ до ~0,08…0,05 %.

В соответствии с федеральным законом от 21.11.1995 г. № 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии» ОГФУ относится к ядерным материалам (содержащим или способным воспроизвести делящиеся (расщепляющиеся) ядерные вещества). Как и обедненный уран ОГФУ– один из самых проблемных и противоречивых продуктов ядерной индустрии. Многие относят его к проблемным отходам, но в то же время онявляется уникальным сырьем для применения во многих областях.

К настоящему времени с начала развития атомной индустрии в мире накоплено более 2 млн т ОГФУ, в том числе в России около 1 млн т[7]. При обогащении одной тыс. т природного урана образуется ~150 т обогащенного уранового продукта (ОУП) и ~850 т ОГФУ, поэтому к накопленному ежегодно добавляется 40-60 тыс. т ОГФУ.

Типичный диапазон концентраций235U в накопленном ОГФУ составляет 0,25-0,35%, а в значительной части накопленного ОГФУ, наработанного на разделительных мощностях прошлых поколений– 0,4 % и более. Так, в США более трети накопленного ОГФУ концентрация 235U составляет 0,35-0,66 %.

Накопленные запасы ОГФУ сконцентрированы в странах, в которыхранее эксплуатировались или продолжают эксплуатироваться разделительные производства – Россия, США, Франция, Китай, Германия, Великобритания и Нидерланды. Подавляющая часть этого объема хранится в специальных герметичных стальных контейнерах на специально оборудованных открытых площадках разделительных заводов (рис. 3).

На площадках постоянно осуществляется радиационный контроль, и на нихсозданы комплексные системы диагностики, обслуживания и ремонта контейнеров. Методы диагностирования позволяют выявлять и оценивать степени риска возникновения дефектов, главным из которых является потеря герметичности. Все площадки оборудованы системами физической защиты, несмотря на то, что ОГФУ не представляет собой риска распространения и не является привлекательной целью террористов.

1

2         

3         

Рис. 3. Хранение ОГФУ

1 – Электрохимический завод в Зеленогорске (Россия)

2 – Разделительный завод в Гронау (Германия)

3 – Закрытый разделительный завод в Падьюке (США)

Такая технология хранения, существующая около 70 лет, вполне безопасна, и мировая история хранения ОГФУ свидетельствует, что никаких происшествий с ним не зафиксировано. ОГФУ хранится в контейнерах объемом 2,5 м3из высокопрочной легированной углеродистой стали с толщиной стенки 16 мм, которые выдерживают рабочее давление 14 кг/см²и рассчитаны на экстремальные механические и коррозионные воздействия.

В конструкцию контейнеров заложен запас прочности, который обеспечивает устойчивость к механическим воздействиям и к воздействию высоких температур. Срок безопасной эксплуатации контейнеров составляет 80-100 лет с вероятным риском утечки 10-7и с возможностью оперативного перетаривания ОГФУ, а также ремонта дефектных контейнеров.

После изготовления контейнеры подвергаются испытаниям на механическую прочность, герметичность, термостойкость и устойчивость к гидростатическому давлению. Для испытаний на прочность проводят сбрасывание контейнера с высоты девять м на бетонную плиту с металлически штырем диаметром 36 мм. Падение с такой высоты равносильно столкновению с бетонной стеной на скорости 90 км/час.

Испытания на теплостойкость проводят выдержкой контейнера в открытом огне при температуре 800оС в течение получаса. Испытания на герметичность контейнеров проводят сопротивляемостью гидравлическому давлению, вдвое превышающему рабочее, при температуре от –40 до +40оС. Учитывая, что ОГФУ переходит в газообразное состояние при температуре +56,4оС, на всех площадках он практически находится в твердом состоянии.

Практическое подтверждение надежности контейнеров для ОГФУ подтверждает авария, произошедшая 25.08.1984 г.и вызвавшая многочисленные комментарии в международной прессе, которая не имела никаких радиологических или химических последствий [8]. Грузовое судно Монт-Луи, перевозившее 350 т гексафторида урана, затонуло в Северном море через 4,5 часа после столкновения с автомобильным паромом Олау Британиа.

Груз включал 18 контейнеров с гексафторидом обедненного урана (концентрация 235U 0,67 %), девять контейнеров с гексафторидом природного урана (концентрация 235U0,71 %) и три контейнера с гексафторидом обогащенного урана (концентрация 235U 0,88 %). Причем, в контейнерах с гексафторидом обедненного и обогащенного урана содержался регенерированный уран, и разницы в радиоактивности всех партий не было.

Контейнеры с гексафторидом урана были размещены в носовой части судна, а удар пришелся на корму правого борта, так что от прямого удара они не пострадали. Судно затонуло на глубине 14 м, поэтому контейнеры оказались в воде.

Поскольку гексафторид урана имеет незначительную активность, основное внимание при проведении спасательных работ было уделено химическому заражению. Пробы брались с поверхности воды, из глубины и из трюма вокруг контейнеров, и каждый член команды Монт-Луи был подвергнут медицинскому обследованию. Все контейнеры были испытаны на герметичность на борту спасательной баржи и позднее после их доставки в порт Дюнкерк.

Все 30 контейнеров с гексафторидом урана были извлечены с затонувшего судна. Находясь в условиях шторма в открытом трюме, многие из них были повреждены, на них имелись вмятины на стенках, сорванные крышки клапанов, и несколько погнутых клапанов.

В течение спасательной операции и после доставки контейнеров порт было взято 217 проб, которые были подвергнуты 752 различным анализам, а также проведено 146 замеров уровней дозы на самих контейнерах. В результате не было обнаружено ни малейших признаков утечки радиоактивных (природный или регенерированный уран)и химических веществ (фтор или фтористоводородная кислота), и авария не имела никаких радиологических и химических последствий.

Кроме ОГФУ часть обедненного урана хранится в других химических формах, в виде оксидом или металла. Небольшая доля извлеченного из ОГФУ обедненного урана находит полезное применение. В частности, во Франции в настоящее время он используется для изготовления МОКС-топлива для тепловых реакторов, которые эксплуатируются в Западной Европе и Японии.

Способы обращения с обедненным ураном в разных странах зависят от их стратегии в области ядерного топливного цикла. МАГАТЭ признает, что определение политики является прерогативой государства (п. vii Объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами). С учетом технологических возможностей и концепций ядерного топливного цикла в каждой стране, имеющей разделительные производства, ОГФУ может рассматриваться как ценный сырьевой ресурс или низкоактивные радиоактивные отходы. Поэтому в мире отсутствует единый нормативно-правовой статус ОГФУ.

Однако, экспертное заключение МАГАТЭ ISBN 92-64-195254, 2001и совместный отчет АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ Management of Depleted Uranium, 2001 признают ОГФУ ценным сырьевым ресурсом. В отчете Management of Depleted Uranium, посвященном вопросам потенциального использования обедненного урана ивидам его применения в качестве источника энергии и промышленных целях, указано:«Стратегия долгосрочного обращения с обедненным ураном основана на рассмотрении обедненного урана в качестве ценного материала, который может иметь различные применения, и не рассматривается в качестве отхода».

Практика рассмотрения нормативно-правового статуса ОГФУ в каждой из стран, где находятся разделительные производства, свидетельствует о признании возможности выгодного использования обедненного урана, даже если он признаётся отходом.

В США в соответствии с Законом «Об атомной энергии» ОГФУ напрямую не классифицируется. По Закону «Об атомной энергии» к низкоактивным отходам относятся любые материалы, не подпадающие ни под одну из следующих категорий: высокорадиоактивные отходы, отработавшее ядерное топливо и побочные продукты (раздел 2). Побочные продукты определены только как "хвосты или отходы, образовавшиеся при извлечении или концентрировании урана или тория из любой руды" (раздел 11e).

В свою очередь комиссия по ядерному регулированию США (NRC) признала ОГФУ низкоактивным отходом (Меморандум и распоряжение 2005 г. № СLI-05-05) несмотря на то, что он не подпадет ни под одну категорию радиоактивных отходов. Однако в упомянутом решении NRC сделана важная оговорка, что ОГФУ будет считаться низкоактивным отходом только в том случае, если у его собственника будет отсутствовать стратегия дальнейшего использования материала.

Регламент NRC № 10 CFR 40.25 предусматривает генеральную лицензию на использование обедненного урана, содержащегося в промышленных продуктах или устройствах, для различного применения. Эта генеральная лицензия позволяет любому лицу владеть или использовать обедненный уран.

Таким образом, признание в США ОГФУ радиоактивными отходами не означает необходимость ни его захоронения, ни захоронения обедненного урана после перевода ОГФУ в стабильную форму. Если у Министерства энергетики (DOE) или отдельных корпораций будет иметься привлекательная стратегия дальнейшего использования ОГФУ, оно будет вправе хранить ОГФУ сколь угодно долго и извлекать из него полезные ресурсы.

Во Франции нормативно-правовой статус ОГФУ также не определен. Вопрос об отнесении ОГФУ к ценным ресурсам или отходам возник в 1998 г. в аспекте возможности его долгосрочного хранения. В июле 1998 г. Административный трибунал провинции Лимож признал ОГФУ радиоактивными отходами при современном уровне развития технологий и отозвал лицензию компании Cogema на его бессрочное хранение.

Однако в ноябре 1998 г. Апелляционный суд Бордо постановил, что ОГФУ не является радиоактивными отходами, а представляет собой «сырьевой материал прямого использования, который может эффективно использоваться для множества целей». С того времени, по судебному прецеденту ОГФУ во Франции рассматривается в качестве ценного ресурса. Кроме того, еще в 1974 г. французы начали использовать извлеченный из ОГФУ обедненный уран для изготовления МОКС-топлива.

В Великобритании, Германии, Нидерландах (владельцы корпорации URENCO) и Японии в национальном законодательстве статус ОГФУ непосредственно не определен, но преобладающей точкой зрения является та, что ОГФУ – это ценный сырьевой ресурс. Причем, в Германии, проводящей политику отказа от ядерной энергетики, эксплуатируется обогатительный завод в Гронау и, соответственно, продолжается накопление ОГФУ.

В России нормативно-правовой статус ОГФУ также как в США, большинстве европейских стран и Японии не определен. При анализе нормативных документов, регулирующих вопросы безопасного обращения с ОГФУ, следует сделать вывод признании его в качестве ценного ресурса, т.к. он не подпадает под категорию радиоактивных отходов.

Согласно Федеральному закону от 21.11.1995 № 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии» радиоактивным отходами являются «не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества» (статья 3). Федеральным законом от 11.07.2011 N 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»,регулирующим отношения в области обращения с радиоактивными отходами, понятие "радиоактивные отходы" используется в значении, предусмотренном законом «Об использовании атомной энергии»(п.2 статьи 3).

При этом в законах не указано, предполагается ли использование ОГФУ и извлекаемых из него полезных материалов при современном или перспективном уровне развития технологий, как накопителями ОГФУ, так и иными предприятиями. Законодательное отсутствие нормативно-правового статуса ОГФУ как радиоактивного отхода является основанием для его классификации как сырьевогоресурса, дополнительного источника урана, а также фтора. Именно такая классификация ОГФУ позволяет заключать контракты на его импорт в качестве давальческого сырья.

Отнесение ОГФУ к ценным ресурсам, а не радиоактивным отходам, также основано на экспертном заключению АО «ВНИИХТ», ведущего Российского научного центра по ядерно-химическим технологиям, поскольку возможно два варианта его дальнейшего использования:дообогащение и использование в ядерной энергетике и других отраслях промышленности обедненного урана, фтора и фторсодержащих соединений (рис. 4).

Рис. 4. Возможные области применения ОГФУ

ОГФУ является одним из наиболее масштабных вторичных источников урана.В природе уран является очень рассеянным элементом, и руды, содержащие ~1,5% урана, считаются очень богатыми. Для изготовления ядерного топлива требуется выделить уран из добытой руды и сконцентрировать, а выделенный концентрат необходимо очистить от многих примесных элементов, т.к. в уране «ядерной чистоты» их должно содержаться не более одной миллионной доли. Обедненный уран уже является сырьем«ядерной чистоты», что делает его привлекательным для производства ядерного топлива, а также для неядерных направлений использования.

В 2000 г. АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ выпустили совместный доклад, посвященный ресурсам, производству и спросу на уран (Uranium 1999 Resources, Productionand Demand, ISBN 92-64-17198-3). По состоянию на 01.01.2000 г. разведанные запасы урана стоимостью до 40 $/кг составляют 1 254 000 т, и при ежегодном потреблении 65 000 т/год этих запасов хватит более чем на 25 лет. Благодаря наличию складских запасови использованию регенерированного урана от переработки отработавшего ядерного топливаэтих ресурсов хватит значительно дольше.

Цена урана на мировом рынке остается стабильной в течение длительного времени и колеблется около 55 $/кг, а эксплуатационные затраты и переработку постоянно растут. Низкие цены на уран и ужесточение экологических требований не стимулировали развитие его добычи, и более 25 лет спрос на 40 % превышает добычу. Разница покрывается складскими запасами, которые составляют 18 тыс. т.Несмотря на намерения ряда компаний об увеличении добычи урана, она отстает от заявленных планов и за последнее десятилетие увеличилась незначительно, с 43,6 до 50,3 тыс. т,

Продолжающееся сокращение складских запасов (всего с 1945 г. складировано 549 тыс.т урана)и снижение его добычи в ближайшее время увеличит разницу между спросом и предложением и потребует дополнительных источников урана (рис. 5).

Рис 5. Необходимые и прогнозируемые объемы урана

Таким вторичным источником урана является ОГФУ[9]. Выделенные из ОГФУ3,894 кг обедненного урана с обогащением 0,3% эквивалентно одному кг природного урана, содержащего 0,711 %235U, что позволит почти в четыре раза сократить потребление природного урана. Согласно расчетам Курчатовского института, ОГФУ, как крупнейший потенциальный вторичный источник урана, при избытке разделительных мощностей способен при полном прекращении добычи и исчерпании складских запасов урана обеспечивать мировую ядерную энергетику в течение 6–7 лет при текущем объеме потребностей.

По мере модернизации и расширения разделительного производства этот источник может стать ощутимым фактором на рынке ядерного топлива. ОГФУ, как побочный продукт первичной переработки природного урана, может подвергаться дообогащению и сократить в повторно обедненном ОГФУ содержание 235U менее 0,1 %.

Повторное обогащение ОГФУ определяется технико-экономическими показателями обогатительных производств и его экономикой по отношению к добыче первичных урана. В настоящее время оно выгодно только на центрифужных обогатительных предприятиях нового поколения с запасными мощностями, где обеспечивается высокое извлечение 235U и эксплуатационные расходы невелики.

Россия в настоящее время обладает наиболее совершенными обогатительными технологиями и прочно удерживает первенство в мире по техническим характеристикам, эффективности и экономичности подобного оборудования. Российская газоцентрифужная технология обогащения урана позволяет оставлять в ОГФУ 0,05-0,08 % 235U, (зарубежные – более 0,2 %).

Типичное содержание 235U в ОГФУ, наработанного на обогатительных заводах URENCO составляет 0,2-0,25 %.Учитывая, что в значительной части запасов ОГФУ содержится такое количество 235U, которое делает экономически оправданным его повторное использование в качестве сырья для производства ядерного топлива и дообогащение является элементом экономических отношений.

Отечественная технологии обогащенияпозволяет эффективно дообогатить ОГФУ с содержанием 235U 0,2-0,3 %[10], что не могут сделать зарубежные предприятия. Нарабатываемый из ОГФУ на российских разделительных предприятиях уран имеет привлекательную стоимость в сравнении с ценой на природный уран, что позволяет сократить его добычу. Технико-экономические показатели обогащения природного урана и дообогащения ОГФУ с различным содержанием 235U для изготовления топлива с обогащением 4,4 % приведены в табл. 4.

 Таблица 4

Технико-экономические показатели дообогащения ОГФУ

Дообогащение ОГФУ, наработанного в прежниегоды и содержащее 3-3,5 % 235U, осуществляется с целью доизвлечения 235U и его использования для нужд отечественной атомной отрасли и экспорта урана. В результате объемы «старого» ОГФУ планомерно сокращаются, а вновь образующийся дважды обедненный ГФУ конечного обогащения затаривается в новые контейнеры.

Дообогащение ОГФУ (в небольших объемах) осуществляется во Франции, где обогащается ОГФУ с достаточно высокой концентрацией 235U (0,3-0,4 %).Обогащенный уран из ОГФУ используется, помимо перечисленных стран, также в Бельгии, Германии,Финляндии и Швеции. Этот вторичный источник обогащенного урана обеспечивает до нескольких процентов спроса на рынке Европы.

Дообогащение ОГФ с регенерированным ураном для французской компании EDF проводит концерн URENCO. Топливные сборки с регенератом урана в период будут использоваться в EDF начиная с 2023 г.

Кроме дообогащения ОГФУ возможны другие варианты его использования для производства различных видов свежего ядерного топлива. Выделенный из ОГФУ обедненный уран применяется для смешивания с плутонием для изготовления MOКС-топлива. В форме диоксида UO2 он является одним из компонентов уран-плутониевого MOКС-топлива в наиболее его распространенном варианте. Этот компонент обычно составляет свыше 90 % топливной матрицы при любых изотопном составе и доле плутония.

Сегодня в мире (в~40 тепловых реакторах в Западной Европе и Японии) используется ~150–200 т MOКС-топлива, изготавливаемого во Франции [11]. На его изготовление расходуется ~150 т обедненного U3O8, вырабатываемого из ОГФУ. При этом MOКС-топливо позволяет заместить ~2–3 % мировых потребностей в уране.Создание в последующие десятилетия реакторов на быстрых нейтронах, предусмотренных в программах развития ядерной энергетики некоторых стран, и MOКС-топлива для них значительно повысит спрос на обедненный уран.

Также выделенный из ОГФУ обедненный уран может использоваться для разбавления высокообогащенного урана при производстве низкообогащенного топлива на базе диоксида урана. Этот вариант использования обедненного урана широко применялся при утилизации запасов оружейного урана в России и США, признанных избыточными.

В оксидной форме обедненный уран может использоваться в бланкете МОКС или мононитридного топлива для перспективных реакторов на быстрых нейтронах. Этостратегически важное сырье, как основное вещество зон воспроизводства реакторов на быстрых нейтронах, работающих в уран-плутониевом цикле. Значительная часть выделенного из ОГФУ обедненного урана размещается на складах в странах (Россия, Китай), связывающих будущее своей ядерной энергетики с замкнутым топливным циклом на базе быстрых реакторов[12].

Помимо атомной, технические возможности использования ОГФУ существуют в других отраслях промышленности. Выделенный обедненный уран в оксидной и металлической формах используются для изготовления специальных радиационно-стойких бетонов.Такие бетоны являются непревзойденными конструкционными материалами для изготовления контейнеров и защитных экранов для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива.

Благодаря высокой плотности (19,1 г/см³), превосходящей плотность свинца в 1,7 раза, он применяется для биологической защиты от жесткого ионизирующего излучения, где имеется потребность в высокой плотности материала. В этом отношении обедненный уран в несколько раз эффективнее свинца, широко используемого для тех же целей. Также он используется при производстве различных материалов (сплавов, специальных бетонов, металлокерамики и др.)радиационной защиты в медицинской лучевой терапии и в оборудовании промышленной радиографии.

Высокая удельная массовая плотность урана обуславливает его применение в качестве балласта в судостроении, противовесах нефтяных платформ, балансировочных грузах самолетов и др., где требуются материалы с высокой плотностью. Также обедненный уран используется в качестве легирующих добавок при создании высокопрочных сталей и в качестве катализатора в нефтяной промышленности.

С точки зрения безопасности, следует переводить химически токсичный и агрессивный газообразный ОГФУ в оксидную форму, которая является твердым веществом с температурой плавления 2850 оС. Оксиды урана являются твердыми термически и химически устойчивыми соединениями, не реагируют с водой и её парами до 300 °C, не растворимы в большинстве минеральных и органических кислот. При переработке ОГФУ будет происходить обесфторивание урана и переход из потенциально химически опасного вещества в безопасное, что минимизирует риски химической опасности.

Деконверсия ОГФУ также необходима в качестве первичной операции для большинства проводимых далее различных направлений его использования[13]. В рамках ядерного топливного цикла и атомной промышленности ОГФУ проходит химическую переработку, в результате которой получают оксиды урана (U3O8 или UO2), металлический уран и тетрафторид урана UF4, являющийся промежуточным продуктом для получения чистого урана и его оксидов. Эти твердые вещества обладают высокой химической стабильностью и поэтому представляют собой практически оптимальную форму для долговременного хранения стратегических запасов обедненного урана с существенно меньшими рисками, чем долгосрочное хранение химически активного и токсичного ОГФУ.

ОГФУ является крупным вторичным источником фтора. Промежуточными или конечными товарными продуктами при конверсии ОГФУ являются различные соединения фтора (водный и безводный фтороводород HF, шестифтористая сера SF6, тетрафторид кремния SiF4, моносилан SiH4 и др.), которые являются вторичным источником фтора для конверсионных производств.

Фтороводород используется для производства гексафторида природного урана, ив зависимости от масштаба конверсии ОГФУ реализуется замкнутый цикл использования фтора. Расширение проектов по переработке ОГФУ полностью обеспечит потребности во фторе, исключит необходимость эксплуатации производств безводного фтористого водорода по технологии разложения флюорита (СaF2). Это обеспечит независимость отрасли от закупок импортного сырья (плавикового шпата) иколебанийвесьма неустойчивых цен на плавиковую кислоту.

Как и обедненный уран выделенный при конверсии ОГФУ фтор имеет различные применения в неядерных применяется, широко используется в химической, электронной и других отраслях промышленности. Он используется для получения фторопластов, в частности, тефлона, который характеризуется небольшой плотностью, низкой влагопроницаемостью, большой термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками.

Фторсодержащие соединения используются в производстве различных озонобезопасных хладонов, для травления печатных плат и микросхем. В больших количествах фтор используется для производства криолита, используемого в производстве алюминия. Широкое применение фтор находит в фармацевтической промышленности при синтезе различных медицинских препаратов и косметических средств.

Исходным сырьем для получения фтора и фтористых соединений является флюорит. Основным производителем флюоритового концентрата является Китай, на долю которого приходится свыше 50% мирового производства. Одним из крупнейших импортеров флюоритового концентрата в мире является Россия. Учитывая широкое использование фтора и фтористых соединений, переработка ОГФУ позволит вовлечь в производство большие объемы вторичного источника фтора. Поэтому переработка ОГФУ представляет коммерческий интерес.

Таким образом, с учетом технологических возможностей и концепций ядерного топливного цикла каждой страны, имеющей разделительные производства, необходимо развивать технологии переработки ОГФУ. В тех случаях, когда они не могут эффективно использоваться при современном уровне развития, но есть надежды на их применение в будущем, необходимо обеспечить долговременное безопасное хранение ОГФУ, исключая риски природного и техногенного характера. Причем, при хранении и переработке ОГФУ необходимо обеспечить его доступность для дальнейшего использования.

С точки зрения экономики ядерного топливного цикла и обращения с ОГФУ его дообогащение или использование для разбавления высокообогащенного урана в первую очередь требуется осуществлять с ОГФУ со сравнительно высокой концентрацией 235U, а конверсию, наоборот, проводить с ОГФУ с минимальной концентрацией 235U. Поэтому сравнительно богатый ОГФУ следует сохранять в этом виде, т.к. его перевод в оксидную форму и последующий обратный процесс требует дополнительных материальных затрат и загрузки производственных мощностей. Такой подход минимизирует стоимость обращения с ОГФУ.

Несмотря на более чем полувековой опыт безопасного хранения ОГФУ, он представляет собой потенциальную химическую опасность. Поэтому для обеспечения химической и промышленной безопасности, а также снижения токсикологических, химических и экологических рисков при авариях следует перевести запасы ОГФУ в стабильные формы, более подходящие для долгосрочного хранения.

Поэтому в настоящее время конверсия ОГФУ является ключевой технологией его переработки. Ведущие ядерно-энергетические страны с учетом своих планов развития ядерной энергетики разработали программы обращения с ОГФУ. Собственная программа обращения с ОГФУ имеется и у концерна URENCO, обладающая ~30 % мировых обогатительных мощностей.

Как ранее отмечалось, наиболее предпочтительной формой для длительного хранения является инертная, химически стойкая, нелетучая и нерастворимаяоксидная форма – обедненная закись-окись урана (U3O8). Прессованный порошок U3O8 может храниться в контейнерах упрощенной конструкции из нелегированной стали в течение длительного времени (рис.6).

Рис. 6. Контейнер для хранения порошка U3O8

Первой в мире стратегию по постепенной конверсии ОГФУ и переводу его в стабильную химическую форму окись-закись урана приняла Франция, где в 1984 г. была создана первая установка W1 годовой производительностью 10 тыс. т ОГФУ для его конверсии в закись-окись урана (U3O8), обеспечивающая полное обесфторивание гексафторида.Установка работает по принципу пирогидролиза парами воды. В ней происходят следующие химические реакции:

UF6 + 2H2O → UO2F2 + 4HF

6UO2F2 + 6H2O → 2U3O8 + 12HF + O2

Фтор восстанавливается до 70%-ной плавиковой кислоты, которая продается в химическую промышленность, а U3O8 уплотняется и упаковывается в контейнеры DV 70объемом 3 м3 (рис. 6). Заполненные контейнеры, содержащие ~10 т U3O8 удельной активностью 2,11*104 Бк/г, размещаются в легко возводимом ангаре на хранение.

Позднее была построена вторая аналогичная установка W2 той же производительностью, и к настоящему времени переработано более 140 тыс. т ОГФУ. В настоящее время конверсии ОГФУ продолжается, и мощности установок W1 и W2 превышают современное производство ОГФУ французских обогатительных предприятий, что приведет к сокращению его запасов.

В США накоплено более 800 тыс. т ОГФУ, которые размещены на трех площадках закрытых газодиффузионных заводах в Окридже, Пайктоне и Падъюке, а такжена действующем обогатительном заводе URENCO в Юнисе. Установки конверсии ОГФУ мощностью 18 и 13,5 тыс. т в год были построены в Падъюке и Пайктоне, соответственно. Они вступили в опытно-промышленную эксплуатацию в 2010 г., и основной их продукцией являются закись-окись урана (U3O8) и фторводород (HF). В 2013 г. началась промышленная эксплуатация заводов, и их фактическая производительность составляет ~23 тыс. т ОГФУ в год.

Кроме того, компания International Isotopes Inc. (INIS) в начале 2000-х гг. планировала и 2.10.2012 г. получила лицензию на строительство и эксплуатацию завода конверсии ОГФУ мощностью 3,7 тыс. т ОГФУ в год. Пуск завода, который должен осуществлять обесфторивание ОГФУ с получением оксидов урана (UO2 и U3O8), до 1400 т трифторида бора (BF3) и/или тетрафторида кремния (SiF4) и 450 т безводного фтористого водорода (HF), намечался на начало 2014 г. Однако в 2013 г. INIS объявила о приостановке проекта.

США не рассматривают свои запасы ОГФУ в качестве будущего энергетического ресурса и проводят политику его переработки в более стабильную экологически безопасную форму с целью утилизации, пока не определится потенциальный потребитель этого материала.

В Великобритании более 30 тыс. т ОГФУ накоплено на площадке Кейпенхерст, где расположены два хранилища, в одном из которых размещены основные объемы ОГФУ, образовавшиеся от эксплуатации газодиффузионного завода в 1950-1980 гг. На площадке Кейпенхерств настоящее время эксплуатируется обогатительный завод корпорацииURENCO и, соответственно, продолжается накопление. На площадке проводились исследования по плазменной переработке ОГФУ с получением металлического урана и элементарного фтора, и в результате опытных работ часть его переведена в металлический уран, оксиды и тетрафторид урана.

В 2019 г. на площадке Кейпенхерст началась эксплуатация предприятия по конверсии ОГФУ мощностью 7 тыс. т ОГФУ, получая оксид обедненного урана и ~5 тыс. т фторводорода.  На заводе планируется перерабатывать ОГФУ со всех трех европейских площадок обогатительной компанииURENCO, включая Алмело (Нидерланды) и Гронау (Германия). Потенциальные области применения обедненного урана не определены, однако, его захоронение не рассматривается.

В Японии продолжается хранение ОГФУ, а его переработка планируется только в будущем для использования обедненного урана в качестве топлива в реакторах на быстрых нейтронах. После Фукусимской аварии работы по способам конверсии ОГФУ не проводятся.

Планы по переработке ОГФУ отсутствуют в Китае, где продолжается его хранение в качестве будущего энергетического сырья.

Таким образом, в настоящее время только три страны в промышленном масштабе осуществляют конверсию ОГФУ, переводя его в стабильную оксидную форму и сокращая его запасы. Причем, только Франция использует полученные при переработке продукты.

Как и во всем мире, в России принята стратегия по постепенной конверсии ОГФУ и его переводу в стабильную химическую форму. С учетом больших объемов ОГФУ и продолжающегося его накопления, была разработана и 27.12.2006 г. утверждена«Концепция безопасного обращения с обедненным гексафторидом урана». Концепция предусматривала отработку в промышленном масштабе технологий обесфторивания ОГФУ и определение направлений использования фтора.

Во ВНИИХТ была разработана технология по переработке ОГФУ в безопасную для хранения форму – тетрафторид урана (UF4), который является твердым веществом и легко поддается консервации. Однако в данной технологии не происходит полного обесфторивания ОГФУ, т.к. она основана на методе восстановления в фтор-водородном пламени по реакции:

UF6 + H2 → UF4 + 2HF

В декабре 2009 г. на АО «Электрохимический завод» по контракту с французской компанией COGEMA (ныне Orano) введена в эксплуатацию установка обесфторивания ОГФУ W-ЭХЗ производительностью 10 тыс. т ОГФУ в год. Установка базируется на технологии, используемой на заводе W2, но дополнительно оснащена комплексом ректификации для получения безводного фтористого водорода и 40%-ную плавиковую кислоту, соответствующих требованиям ГОСТ 14022-88 и ГОСТ 10484-78.На рис. 7 приведен материальный баланс производства на установке W-ЭХЗ.

Рис. 7. Материальный баланс производства на установке W-ЭХЗ

Установка W-ЭХЗ в 2012 г. вышла на проектную мощность, а в 2019 г. ее производительность достигла 11,5 тыс. т ОГФУ. За все время ее эксплуатации к настоящему времени переработано более 90 тыс. т ОГФУ. С введением в эксплуатацию установки W-ЭХЗ на Электрохимическом заводе практически прекратилось накопление ОГФУ от текущей деятельности.

Также в России разработана технология пламенного обесфторивания ОГФУ путем сжигания в пламени водородсодержащего топлива и кислородосодержащего окислителя – совместная разработка ООО «НХП» и АО «СХК». Особенностью данной технологии является то, что в результате помимо оксидов урана получается безводный фтористый водород. В случае успешного завершения испытаний и достижения заданных параметров промышленная установка может быть введена в эксплуатацию в 2025 г.

В настоящее время в России в промышленной эксплуатации имеется только единственная установка обесфторивания ОГФУ – W-ЭХЗ. Однако даже с учетом положительного экономического эффекта от реализации фторсодержащих продуктов ее эксплуатация установки носит затратный характер, т.к. затраты на переработку ОГФУ превышают затраты на его хранение.

Экономия затрат на обесфторивание ОГФУ может быть достигнута за счет оптимизации технологии хранения обедненного урана. Полностью затраты будут компенсированы в будущем, когда увеличится использование обедненного урана в качестве сырья для топлива реакторов на быстрых нейтронах. Необходимо отметить, что затраты на эксплуатацию и других установок обесфторивания ОГФУ будет необходимо компенсировать из источников от реализации продуктов его переработки.

С учетом опыта эксплуатации установки W-ЭХЗ и изменений в атомной отрасли в 2015 г. была выпущена актуализированная редакция «Концепции безопасного обращения с обедненным гексафторидом урана», предусматривающая полную ликвидацию накопленных запасов ОГФУ.

В настоящее время в России реализуется программа перехода к замкнутому ядерному топливному циклу с использованием реакторов на быстрых нейтронах, для топлива которых сырьем является обедненный уран с повышенным относительно природного содержанием 238U. Таким образом, ОГФУ сохраняет статус стратегического запаса сырья для существующей и перспективной ядерной энергетики.

С учетом накопленного опыта обращения с ОГФУ имеется возможность создания комплексной системы полной ликвидации накопленных объемов ОГФУ и прекратить дальнейшее его накопление от текущей деятельности. Разработанная в целях реализации концепции «Программа безопасного обращения с ОГФУ Государственной корпорации «Росатом» [14] предусматривает планомерное сокращение его запасов, а затем и полнуюих ликвидацию путем тиражирования отработанных технологий конверсии ОГФУ в безопасную и компактную форму хранения для перспективного их использования. При этом процесс не предусматривает захоронения отходов.

Для полной ликвидации накопленных объемов ОГФУ программой предусмотрен в период 2023-2028 гг. дополнительный ввод в эксплуатацию четырех установок обесфторивания типа W и установки НХП-СХК. В настоящее время заключен контракт на установку W2, которая будет введена в эксплуатацию в 2023 г. на Электрохимическом заводе.

За счет эксплуатации установки W2-ЭХЗ будет вдвое увеличена мощность переработки ОГФУ до 20 тыс. т в год и в 2024 г. будет остановлен рост накопления ОГФУ. В дальнейшем за счет ввода дополнительных установок W и НХП-СХК с 2028 г. начнется снижения запасов накопленного ОГФУ, а окончательная их ликвидация на всех площадках будет в 2057 г.

Таким образом, Россия входит в четверку стран, реализующих в промышленном масштабе технологии перевода ОГФУ в химически стойкую стабильную форму, безопасную для длительного хранения. Кроме того, Россия имеет обоснованную концепцию, планы и перспективы использования полученных в результате конверсии ОГФУ продуктов и не предполагает захоронения образующихся отходов.


Заключение

ОГФУ является побочным продуктом обогащения урана для изготовления ядерного топлива и ядерного оружия. В настоящее время в мире накоплено более 2 млн т ОГФУ, бòльшая часть которого образовалась при выполнении ядерно-оружейных программ. В дальнейшем для мирной ядерной энергетики ОГФУ нарабатывался и во многих странах для ее развития. ОГФУ не представляет никакой радиационной опасности, его активность меньше, чем природного урана, однако, химически опасное токсичное вещество. Поэтому проблема безопасного обращения с ОГФУ имеет мировой характер.

На начальном этапе развития ядерных технологий проблемам не только их отходов, но и побочным продуктам, которые могли бы найти полезное применение не уделялось должного внимания. ОГФУ затаривался в стальные контейнеры, которые размещалисьна открытых площадках. Необходимо отметить, что контейнеры имеют достаточную прочность, обеспечивающую их герметичность, что подтверждают имевшее место аварии с их транспортировкой.

Проблема обращения с ОГФУ связана и с совершенствованием технологий обогащения урана. Начальные газодиффузионные технологии не позволяли эффективно извлекать делящийся 235U,поэтому в настоящее время возможно дообогащать ОГФУ, превратив его в дополнительный источник уранового сырья, сократив таким образом добычу природного урана.

Развитие реакторных технологий и вовлечение в ядерный топливный цикл новых материалов, включая обедненный уран, сделали ОГФУ стратегическим сырьем для ядерного топлива, что подтверждается заключениями МАГАЭ и АЯЭ ОЭСР. Кроме того, ОГФУ является и дополнительным источником фтора, широко используемого во многих отраслях промышленности.

Учитывая химическую и токсикологическую опасность ОГФУ, МАГАТЭ рекомендовало переводить его в стабильные химически стойкие формы, безопасные для длительного хранения и удобного для дальнейшего использования.В промышленном масштабе такие технологии в настоящее время применяются в Великобритании, России, США и Франции, странах, где сосредоточена подавляющая часть накопленного ОГФУ. Причем, только Россия и Франция имеют реальные программы по использованию продуктов переработки ОГФУ.

Учитывая объемы накопленного ОГФУ и продолжающееся его накопление, реализация принятых программ перевода ОГФУ в стабильную безопасную форму обеспечит в ближайшие 40-50 полностью ликвидировать его накопленные объемы и оперативно перерабатывать образующиеся от эксплуатации обогатительных производств.


Литература

1.    Андреев Б.М., Арефьев Д.Г., Баранов В.Ю.и др. Изотопы: Свойства. Получение. Применение, т.2. – М: Физматлит, 2005. – 727 с.

2.    Орехов В.Т., Рыбаков А.Г., Шаталов В.В. Использование обеднённого гексафторида урана в органическом синтезе. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 112 с.

3.    Внуков В.С. Обеспечение ядерной безопасности на заводах, производящих ядерное топливо АЭС. – М.: ТВЭЛ, 2009. – 172 с.

4.    Борисевич В.Д., Физические основы разделения изотопов в газовой центрифуге/ В.Д.Борисевич, В.Д.Борман, Г.А.Сулаберидзе и др.; под ред. В.Д. Бормана.- М.: Издательский дом МЭИ, 2011. - 275 с.

5.    Павлов А.В., Платов М.А. Обогащение урана: распространение газоцентрифужной технологии в мире // Ядерный клуб, 2000, № 2(3), с.8-14

6.    https://www.wise-uranium.org/edumu.html

7.    Шульга И. Наследие обогащения // Атомный эксперт, 2018, № 2 (63), с. 40-47

8.    IAEA BULLETIN // Spring 1985, p. 28-31

9.    Nuclear fuel cycle science and engineering / Ed. by I. Crossland: Cambrige Woodhead Publishing Ltd, 2012. -648 p.

10.  Кудрина Н. Не стоит прибедняться // Атомный эксперт, 2019, № 8 (77), с. 8-11

11.    Копырин А.А., Карелин А.И., Карелин В.А. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива. - М: ЗАО «Издательство Атомэнергоиздат», 2006. – 576с.

12.    Быков А.А. Обзор мировых практик обращения с обедненным гексафторидом урана // Ядерный клуб, 2016, № 1-2, с. 16-21

13.    Management of Depleted Uranium / A Joint Report by theOECD Nuclear Energy Agencyand the International Atomic Energy Agency: Paris, OECD Publications Service, 65 p.

14.    Программа безопасного обращения с обедненным гексафторидом урана Госкорпорации «Росатом». – Утв. 26.02.2010 г. Гендиректором Госкорпорации «Росатом» А.Е.Лихачевым








Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=9237