На энергоблоке № 4 Белоярской АЭС завершилась первая в мире программа опытно-промышленной эксплуатации МОКС-топлива с добавлением так называемых минорных актинидов — наиболее токсичных и долгоживущих компонентов отработавшего ядерного топлива.

Три экспериментальные тепловыделяющие сборки с америцием-241 и нептунием-237 были загружены в реактор на быстрых нейтронах БН-800 летом 2024 года и успешно отработали три топливные кампании.

Минорные актиниды (нептуний, америций, кюрий) составляют небольшую долю в массе отработавшего топлива, но именно они — главная проблема ядерных отходов. Период полураспада некоторых из них — сотни тысяч лет. Именно из-за них радиоактивные отходы нужно изолировать от окружающей среды на десятки тысяч лет. Если научиться их «выжигать» — превращать в более стабильные или короткоживущие изотопы — можно в сотни раз быстрее достичь радиационной эквивалентности исходного уранового сырья и конечных отходов. Проще говоря: сколько урана добыли, столько же «грязного» материала в итоге и останется, но опасность он будет представлять уже не на тысячи, а на сотни лет.

Лучше всего для «выжигания» минорных актинидов подходят реакторы на быстрых нейтронах. В них вредные элементы превращаются в более стабильные изотопы — это называется трансмутация. Россия обладает уникальным опытом работы с такими реакторами: более 40 лет работает БН-600 на Белоярской АЭС, а с 2016 года введён в промышленную эксплуатацию самый мощный в мире быстрый реактор БН-800. Следующий шаг — строительство первого серийного быстрого реактора большой мощности БН-1200М.

Экспериментальные сборки с минорными актинидами изготовили на Горно-химическом комбинате в Железногорске. После остывания в бассейне выдержки они отправятся на послереакторные исследования. Но уже сейчас ясно: технология работает, уточняют в Росатом.

Ожидается, что это поможет в десятки раз снизить количество радиоактивных отходов, направляемых на окончательную изоляцию. В рамках Сбалансированного ядерного топливного цикла энергоблоки IV-поколения будут способствовать повышению экологичности и энергетического потенциала атомной энергетики, позволяя использовать облученное топливо вместо его хранения. Приблизительно за 60 лет работы он будет способен утилизировать около четырех тонн минорных актинидов — это больше, чем вырабатывается в нескольких тепловых реакторах", — отметил директор Белоярской АЭС Юрий Носов.

Реакторы на быстрых нейтронах используют для производства энергии не только уран, но и вторичные продукты топливного цикла — в частности, плутоний. Они могут производить больше топлива, чем потребляют, и одновременно «дожигать» самые опасные отходы. Для сравнения: в обычных тепловых реакторах используется всего около 1% урана, остальное отправляется в отходы. Россия — один из мировых лидеров в разработке атомных технологий IV поколения, которые делают энергетику не только безопаснее, но и экологичнее, сокращая объём отходов, требующих глубинного захоронения.