Токио на распутье: захоранивать или перерабатывать отходы АЭС

Один из участков технологического процесса выделения плутония из отработанного ядерного топлива. Фото Reuters

В январе 2020 года в Японии на АЭС «Иката» региональной электроэнергетической компании (РЭК) «Shikoku Electric Power Co.» и АЭС «Такахама» РЭК «Кансай электрик Пауэр» были извлечены стержни MOX-топлива (Mixed-Oxide fuel), смеси оксидов плутония и урана. Это можно было бы рассматривать как начало выполнения обещаний правительства Японии по снижению запасов плутония после продления в июле 2018 года Американо-японского соглашения о сотрудничестве в ядерной области. Но в средствах массовой информации Японии (СМИ) выражаются сомнения в возможности выполнения этих обещаний.

Первоначально соглашение было подписано на 30 лет в 1988 году. За полгода до конца его срока в японских СМИ началось обсуждение возможных проблем, возникших за эти десятилетия. Ожидалось, что со стороны США будет высказана озабоченность по поводу растущих запасов плутония в Японии, но выражалась надежда, что «будут учитываться трудности в Японии с его повторным использованием». Но и что «японские официальные лица убедят американских партнеров в способности Токио найти возможность сократить количество плутония в стране и обеспечить его более безопасное хранение». Вашингтон, со своей стороны, может «вновь потребовать от Японии прозрачной политики в области ядерной энергии, включая особую стратегию для переработки ядерного топлива».

Но без каких-либо встреч и обсуждений 17 июля 2018 года был подписан документ об автоматическом возобновлении соглашения, «потому что ни одна из сторон не возражает против этого». Однако в случае, «если какая-либо из сторон выступит против, то через 6 месяцев оно становится недействительным» (Japan Times, 20.02.20).

Слово «если» как угроза

После ядерных испытаний в Индии в 1970-х годах международное сообщество настороженно относится к ядерным веществам и технологиям, связанным с атомной энергией. Япония, которой не хватает энергетических ресурсов, добилась самостоятельной переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), предложив свой проект ядерного топливного цикла. США согласились с тем, что Япония будет вести переработку ОЯТ в соответствии со вступившим в силу в 1988 году двусторонним ядерным соглашением. Но в виде исключения.

Соглашение автоматически продлено, но теперь оно может быть отменено через шесть месяцев любой стороной и стало юридически хрупким, в первую очередь для Токио, пишут японские СМИ, поскольку другие имеющие АЭС неядерные державы могут потребовать от Вашингтона такого же исключительного отношения, как к Японии. Вашингтон же в любом случае будет требовать от Токио сокращения запасов плутония, писала японская газета The Mainichi Japan.

Реактор для замкнутого цикла

С начала 1970 годов правительством и деловым сообществом Японии был принят курс на развитие атомной энергетики как основного энергетического ресурса. Шло развитие материальной базы. В 1990 годах в долгосрочной перспективе в атомной энергетике страны предполагался переход на реакторы на быстрых нейтронах и отработка элементов замкнутого ядерно-топливного цикла с использованием именно этих реакторов, поскольку они предусматривали больший объем потребления плутония.

Руководство работами в данной сфере, в том числе и курса на снижение запасов плутония, осуществляла и осуществляет Комиссия по атомной энергии Японии (КАЭЯ, Atomic Energy Commission of Japan, АЕС), определяющая направления развития атомной промышленности и осуществляющая разработку долгосрочных программ исследований.

Основные НИОКР проводятся в Научно-исследовательском институте атомной энергии Японии (Japan Atomic Energy Research Institute, JAERI) и Институте по разработке технологий ядерного топливного цикла Японии (Japan Nuclear Cycle Development Institute, JNC). Разработанный как программа в этих организациях замкнутый ядерно-топливный цикл с реакторами на быстрых нейтронах позволял также минимизировать объемы радиоактивных отходов, повторно используя отработанное ядерное топливо других реакторов, работающих на тепловых нейтронах, составлявших основу атомной энергетики Японии. По расчетам специалистов, эффективный замкнутый топливный цикл будет осуществлен при соотношении «тепловых» и «быстрых» реакторов в пропорции примерно четыре к одному.

Строительство прототипа такого реактора на быстрых нейтронах Monju в Цуруга, префектура Фукуи, было закончено в 1994 году и обошлось более чем в 1 трлн иен. Однако большую часть времени он простаивал из-за довольно частых малых, да и довольно значительных аварий и ряда других причин. Ввести Monju в постоянную рабочую эксплуатацию не удавалось.

Тем не менее в принятых в 2003 году Комиссией по атомной энергии Японии (КАЭЯ) руководящих принципах политики в сфере атомной энергетики предусматривалось, что Япония не должна обладать плутонием без цели использования этого материала.

В пересмотренных через 15 лет руководящих принципах говорилось лишь о сокращении запасов плутония, но не устанавливались ни количественные цели, ни временные рамки. Там просто говорилось, что допустимые объемы «не превысят текущего уровня». Новые руководящие принципы требуют от региональных электроэнергетических компаний (РЭК) «объединить усилия в потреблении плутония на японских АЭС в качестве топлива, чтобы неуклонно сокращать его запасы».

Правительство Японии стремилось поддержать исследования в сфере реакторов следующего поколения в рамках совместного проекта с Францией. Однако даже обсуждение проекта прекратилось после катастрофы на АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года и решения Парижа свернуть свою атомную энергетику.

В итоге 21 декабря 2016 года правительство Японии на своем заседании приняло решение о выводе реактора Monju из эксплуатации. На этом же совещании было принято решение о составлении к 2018 году «дорожной карты» по разработке ядерного топливного цикла. Фактически это означало отказ от комплекса «тепловых» и «быстрых» реакторов. Пока же КАЭЯ лишь говорит о стремлении «сократить запасы плутония, который может быть использован для производства ядерного оружия», как утверждает The Mainichi Japan.

Проект с десятилетней историей

Еще в начале 1990-х годов в Роккасё, префектура Аомори, компанией Japan Nuclear Fuel Ltd. были возведены здания для оборудования способного перерабатывать отработанное ядерное топливо реакторов АЭС. Однако установленный на предприятии комплекс может перерабатывать только отработанное урановое топливо (ОУТ), но и он фактически не запущен. Нет и планов установки оборудования, способного перерабатывать отработанное МОХ-топливо. Финансирование строительства самого завода прекращено из-за множества технических проблем, приведших к огромному перерасходу средств. Работы заморожены, и даже если они будут продолжены, то в результате будет только рост запасов плутония в Японии. И тем не менее сокращение запасов плутония было включено в новый стратегический энергетический план, утвержденный кабинетом премьер-министра Синдзо Абэ в июле 2018 года.

Япония уже не знает куда складывать бочки с радиоактивным содержимым.  Иллюстрация Depositphotos/PhotoXPress.ru

Около 10 лет назад в Японии началось коммерческое использование МОХ в легководных реакторах, и реактор № 3 на АЭС Иката в 2010 году стал первым японским реактором, работающим на МОХ. Одним из важных свойств MOX является то, что при его производстве утилизируется оружейный плутоний, который в Японии в большинстве случаев рассматривается как радиоактивные отходы. Поэтому планировалось наращивать использование МОХ, перевести на него около трети силовых реакторов в стране. Но эти расчеты стали полностью несбыточными после катастрофы 11 марта 2011 года на АЭС «Фукусима-1».

Запасы плутония в Японии продолжали расти. В 1993 году Япония впервые сообщила международному сообществу, что объем запасов плутония в ее распоряжении составил 10,8 т. На конец 2017 года, пишет газета Mainichi Japan, он вырос более чем в четыре раза и составил 47,3 т. Весьма вероятно, прогнозирует газета, что в перспективе рост будет продолжаться. Все идет к завершению в 2021 году строительства завода по переработке отработавшего ядерного топлива в Роккасе, где, как ожидается, ежегодно будет извлекаться до 8 т плутония.

Курс под сомнением

Руководство Японии всегда объясняло, что страна обладает плутонием для использования его в качестве топлива на атомных электростанциях. Возможно, ОЯТ из реакторов двух упомянутых АЭС будет направлено в Роккасе. Однако его судьбу, пишет газета Japan Times, предсказать невозможно. В соответствии с объявленным ранее курсом стержни ОЯТ должны быть отправлены на переработку для извлечения плутония. Однако эксперты сомневаются в возможности этого и полагают, что стержни останутся на хранении в бассейнах ОЯТ при АЭС. Это, по мнению газеты, явится еще одним свидетельством тупика в политике правительства Японии в отношении ядерного топливного цикла.

С принятием решения о выводе из эксплуатации реактора на быстрых нейтронах Monju, как можно считать, важнейшее направление ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах откладывается на многие годы. Но и стабильно развивать направление с использованием плутония в МОХ правительство вряд ли сможет, пишет газета Mainichi Japan. Хотя бы потому, что число силовых реакторов АЭС в стране после катастрофы в марте 2011 года на АЭС «Фукусима-1» руководство РЭК намерено значительно сократить в связи с весьма высокими новыми требованиями к их безопасности.

До катастрофы в стране действовало 54 силовых реактора. Постепенно все они были выведены из эксплуатации, и только два года назад после довольно коренной модернизации в целях повышения безопасности начали ставиться под нагрузку. В настоящее время МОХ из девяти действующих реакторов в стране используется только в четырех, а до катастрофы намечалось почти в пять раз больше.

Кроме того, высказывается сомнение в экономической целесообразности использования МОХ, поскольку оно более дорогое, чем обычное ядерное топливо. После катастрофы на АЭС «Фукусима-1» правительство Японии на годы, видимо, отложило окончательное решение проблемы атомной энергетики, а с этим и внедрения ядерного топливного цикла, считает газета Mainichi Japan.

Сложная задача

Продление соглашения о сотрудничестве Японии и США в сфере мирного использования ядерной энергии в краткосрочной перспективе для японского правительства, возможно, и желательно, поскольку оно хочет сохранить свою ядерную энергетическую политику, пишет в редакционной статье газета Mainichi Japan. Однако в перспективе сохранение прежнего курса только усугубит многие проблемы в сфере отработанного ядерного топлива в Японии как с точки зрения экономической целесообразности, так и содействия усилиям по предотвращению распространения ядерного оружия.

Крайне проблематично обладать огромными объемами плутония, который может быть использован для создания ядерного оружия, и не иметь конкретных планов его потребления. Это будет только способствовать повышению напряженности в отношениях Японии с Китаем и Южной Кореей, и вполне естественно, что это вызывает озабоченность со стороны США. Кроме того, нельзя отрицать возможность того, что такие запасы станут мишенью террористических атак, пишет газета Mainichi Japan.

Конкретных путей решения проблемы роста запасов плутония и ОЯТ правительство страны за два года после продления Американо-японского соглашения о сотрудничестве в ядерной области пока не предлагает, судя по японским СМИ. Строительство завода в Роккасе в 2018 году было заморожено на три года. В его хранилищах уже сосредоточено около 3 тыс. т ОЯТ, а в хранилищах на АЭС в Японии – около 15 тыс. т.

Если финансирование строительства объектов в Роккасе будет восстановлено, как планировалось, в 2021 году, запасы плутония в конечном итоге будут продолжать расти, поскольку нет реакторов для его потребления в самой Японии. Хотя объемы переработки ОЯТ для повторного использования в Японии в ближайшие годы скорее снизятся из-за планируемого снижения мощностей АЭС в энергетическом балансе.

Альтернативой переработке является захоронение ОЯТ глубоко под землей. Это, как сообщается в японских СМИ, принято в некоторых странах. В Японии в комплексе по переработке ОЯТ Роккасе есть шахта для захоронения остекленных радиоактивных отходов высокого уровня, но это хранилище не рассчитано на хранение топливных элементов реакторов АЭС. Пока эти элементы хранятся в Роккасе как подлежащие переработке для повторного использования. Но не исключено, что они станут ядерными отходами.

Проблема обостряется и требует ответа на вопрос, где и как утилизировать ОЯТ, поскольку Япония намерена продолжать использовать атомную энергетику и по действующей энергетической программе довести ее долю в электрогенерации в стране до 20–22%. До катастрофы на АЭС «Фукусима-1» она была 27–28%. n

Комментарий редактора «НГ-Энергии»

В этой связи можно просто напомнить, что в России ситуация развивается по оптимистическому сценарию. На данный момент построены и эксплуатируются два реактора на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800. В последний началась загрузка МОХ-топлива, до конца 2021 года вся активная зона БН-800 будет состоять из  МОХ-топлива. Проектируется БН-1200, его экономические параметры будут сопоставимы с энергоблоками с реакторными установками на тепловых нейтронах. Таким образом, уже реализуется программа перехода к двухкомпонентной атомной энергетике.

В Северске Томской области строится экспериментальный «быстрый» реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-300 и пристанционным топливным циклом. На одной площадке будет создан в миниатюре замкнутый ядерный топливный цикл с инновационным реактором естественной безопасности и переработкой ОЯТ.