MOX-топливо: взгляд из Американского Ядерного Общества

MOX-топливо безопасно эксплуатируется в ядерных реакторах на протяжении десятилетий, и говорить о его якобы опасности в свете аварии на японской АЭС "Фукусима Дайичи" не следует.

Такой вывод содержится в материале, распространённом американским ядерным обществом (ANS).

Прежде всего, ANS считает необходимым изменить сложившееся у некоторых неправильное представление. Присутствие плутония не является исключительной прерогативой MOX-топлива. Изотопы плутония нарабатываются и в обычном урановом топливе, которое к концу своей жизни в активной зоне содержит до 1% плутония.

"Все активные зоны содержат плутоний. Зоны, в которые загружено MOX-топливо, содержат больше плутония (чем зоны с исключительно урановым топливом)", - приводит корректную формулировку ANS.

По массе большую часть в MOX-топливе составляет уран. Содержание плутония в MOX-топливе колеблется в пределах от 3 до 10%, напоминает американское ядерное общество.

Повышенные концентрации плутония в MOX-топливе отвечают за некоторые изменения в физических характеристиках ядерного горючего, таких как теплопроводность. Но если говорить в общем, то MOX и урановое топлива "фундаментально похожи" друг на друга. Невооружённым глазом заметить различия между кассетами с MOX и урановым топливом нельзя.

Десятки легководных реакторов в мире работают в наши дни на частичной загрузке MOX-топливом. Как правило, в этом случае используются смешанные зоны. На долю MOX приходится от 30 до 40% от общей загрузки, на долю уранового топлива - соответственно, от 60 до 70%.

Использование MOX-топлива в легководных установках - один из вариантов замыкания ядерного топливного цикла, позволяющий обеспечить однократное возвращение в активные зоны реакторов плутония, получаемого из облучённых урановых топливных сборок.

Фабрикация MOX-топлива для легководных реакторов была поставлена на промышленную основу ещё в 70-ых годах. Своё одобрение на использование такого топлива дали надзорные органы Франции, Бельгии, Германии, Швейцарии и Японии.

С точки зрения физики, уран и плутоний близки друг к другу. При делении изотопов обоих элементов, высвобождается примерно одинаковое количество энергии. Похожи и выходы осколков деления.

При анализе последствий тяжёлых аварий, наиболее существенным отличием между MOX и урановым топливами является более высокая, по сравнению с изотопами урана, активность изотопов плутония, общее содержание которых больше в MOX-топливе, чем в урановом.

Чтобы оценить влияние данного фактора на последствия аварий на АЭС, министерство энергетики США подготовило в ноябре 2009 года ОВОС в рамках программы по утилизации оружейного плутония, признанного избыточным для нужд обороны страны.

В рамках ОВОС эксперты министерства рассмотрели четыре сценария тяжёлых аварий для трёх различных реакторных проектов. С помощью двух кодов было выполнено сравнение контрольного варианта (урановое топливо) с вариантом загрузки MOX-топлива с плутонием оружейного качества.

Как показали расчёты, радиационные последствия для населения в тяжёлых авариях для случая оружейного MOX-топлива будут в среднем на 10% хуже, чем для случая уранового топлива. Причём, в зависимости от реакторного проекта и аварийного сценария, результаты варьировались от "на 4% лучше" до "на 22% хуже".

Авторы документа ANS признают, что в случае использования MOX-топлива с плутонием реакторного качества различия в последствиях аварии по сравнению с урановым топливом станут заметнее, благодаря большему содержанию в реакторном плутонии старших изотопов (240, 241 и 242).

При этом, в документе отмечается, что проблемы, с которыми столкнулась японская АЭС "Фукусима Дайичи", никак не связаны с присутствием в активной зоне третьего блока кассет с MOX-топливом: "Авария была вызвана цунами, а не использованием MOX-топлива".