В начале этой недели, 15 февраля 2011 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук, на котором его участники заслушали научное сообщение доктора геолого-минералогических наук Сергея Юдинцева «Обращение с высокоактивными отходами ядерной энергетики: прошлое – настоящее – будущее».

Председатель Комиссии по ввозу отработавшего ядерного топлива иностранного производства в Российскую Федерацию и Межведомственной комиссии по экологической безопасности, вице-президент РАН академик Николай Лаверов отметил, что предложенная тема – лишь одна, не слишком большая, часть проблемы. «Если говорить обо всех отходах – это пока неподъёмная проблема, – подчеркнул академик. – Высокорадиоактивные отходы – это облученное топливо. КПД использования урана находится на недопустимо низком уровне – всего 1 процент. Количество облученного топлива огромно, и опасность очень высока. Проект утилизации ядерного топлива в США в настоящее время закрыт. Делегация американских учёных приедет в РАН, чтобы вместе с нами решать, что делать с этими отходами. Мы приняли концепцию о переходе на быстрые реакторы. Один реактор уже работает, другой закрыт. Мы имеем 30-летний опыт использования таких реакторов. Если мы будем перерабатывать отходы и снова их применять, КПД использования урана составит около 30 процентов. Мы не только решаем вопросы получения кристаллической матрицы для захоронения отходов, но и разрабатываем способы непрерывного топливного цикла. Расчёты проведены, и к 2050 году у нас будет достаточно топлива, а к 2100 году эта проблема будет решена. Наши предки наработали миллионы тонн жидких отходов. Мы приняли решение о захоронении их в выработанных нефтяных и газовых месторождениях. Этому опыту уже больше 40 лет. Такой опыт есть только в России. И ни одного крупного инцидента не произошло. Используя широкий набор матриц, мы сможем решить вопрос утилизации высокорадиоактивных отходов в выработанных урановых месторождениях. Сейчас мы работаем на глубине 1,5 километра, и уже можем показать представителям других стран этот способ. Это единственно верный путь».

Как отметил в своём сообщении докладчик, доктор геолого-минералогических наук С. Юдинцев, «При производстве делящихся материалов военного назначения (U, Pu) и переработке облучённого ядерного топлива (ОЯТ) атомных станций в больших количествах образуются радиоактивные отходы (РАО). Основную опасность представляют жидкие высокоактивные отходы (ВАО), содержащие долгоживущие актиниды и продукты деления. Они составляют малую часть жидких РАО по объёму, но в них сосредоточена главная часть их суммарной активности. Жидкие РАО отверждают в особых матрицах, выбор которых зависит от состава отходов и содержания долгоживущих радионуклидов. Матрицы для иммобилизации ВАО должны обладать механической прочностью, включать большие количества отходов, быть устойчивыми к радиации и коррозии в растворе, экономически эффективны в производстве. Их выбор существенно упрощает разделение ВАО на группы радионуклидов с близкими свойствами (периодами полураспада). Изоляцию Cs-Sr фракции на период в несколько сотен лет способны обеспечить стёкла, однако для фракции долгоживущих актинидов и продуктов деления, необходимы материалы, которые миллионы лет сохраняют свои свойства. Поэтому поиск устойчивых матриц для изоляции таких ВАО является актуальной научной задачей.
Полученные данные доказывают возможность использования оксидов со структурами пирохлора и граната для иммобилизации отходов РЗЭ-актинидной фракции. С точки зрения изоморфной ёмкости и радиационной устойчивости предпочтительны фазы пирохлорового типа, в которых до половины Ti4+ замещено катионами Sn4+, Hf4+ или Zr4+. Это стабилизирует решётку пирохлора при вхождении легких РЗЭ, доминирующих в РЗЭ-актинидной фракции. Количество отходов в таких фазах превышает 50 мас.%. Одновременно с этим возрастает их радиационная устойчивость, что обеспечит сохранность свойств матриц при нахождении в хранилище. Содержание РЗЭ-актинидной фракции в ферритных гранатах достигает 35 мас.% и снижается до 10-15 мас.% в алюминатных матрицах со структурой гранатового типа. В качестве возможных матриц для иммобилизации отходов РЗЭ-актинидной фракции рассматриваются и другие материалы – титанаты со структурой муратаита, фосфат монацит, силикаты бритолитового типа, особые лантанид-боросиликатные стекла и другие. Для их синтеза предлагаются методы спекания и кристаллизация из расплава. Окончательный выбор таких материалов должен учитывать результаты сравнительного анализа их изоляционных свойств, а также наличие эффективной технологии для крупномасштабного производства матриц».

Директор Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН академик Николай Бортников отметил успехи, достигнутые исследователями, работающими в коллективе под руководством академика Н.П. Лаверова: «В нашем институте исследованы геологические объекты, в которых матрицы могут захораниваться. Это – урановые месторождения» Академик рассказал, что учёными получены новые данные по строению кристаллических структур минералов, входящих в матрицы, и входящих в них трансурановых элементов. «Мы провели исследования и разработали новые технологии. Внедрение этих технологий – дело Росатома», – подчеркнул Н.С. Бортников.

Главный научный сотрудник ГЕОХИ РАН Валерий Иванов остановился на том, что экономика атомной энергетики не определена, так как время хранения радиоактивных отходов может составлять несколько столетий. По его мнению, вопросы накопления и хранения ещё ждут решения. «Нарастает интерес к малым АЭС, которые работают 25 лет, а потом захораниваются целиком. Нужны определенные места для захоронения. Важно донести наши решения до Росатома», – заметил он.

Участники заседания также говорили о том, что в России есть урановые месторождения, которые полностью соответствуют условиям хранения радиоактивных отходов. Необходима лишь поддержка РАН и Росатома в проведении соответствующих исследований.

По мнению председателя Межведомственного научного совета по радиохимии РАН и Росатома академика Бориса Мясоедова, проблема чрезвычайно важна и актуальна. «Атомная энергетика переживает свой ренессанс. В стране осуществляется плановое строительство 10 – 12 блоков новых энергетических установок. Без решения проблемы захоронения отходов не может дальше развиваться атомная энергетика. Однако в настоящее время процесс выработки энергии не позволяет решить эту проблему. В нашей стране более половины отходов переведены в более безопасные формы, но это не решение проблемы. Общепринятым подходом является сепарация и фракционирование отходов. Выделенные элементы должны заключаться в соответствующие матрицы. В России существует новая технология существования этих матриц, не имеющая аналогов в мире. К сожалению, Росатом не оказывает надлежащей поддержки».