ВОЗМОЖНОСТИ ТОРИЙ-УРАНОВОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА В СНИЖЕНИИ РИСКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАСЩЕПЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ И ЯДЕРНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
В. Е. Маршалкин, академик РАН Ю. А. Трутнев
Honorable Editor-in-Chief
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт
экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) пр. Мира, 37, Саров, Россия Тел.: 8-(83130)-32450; факс 8-(83130)-45772; e-mail: trutnev@vniief.ru
1. Ядерное оружие до сих пор является определяющим фактором сдерживания прямой конфронтации между ядерными государствами и способствует всеобщей стабилизации в мире. Использование ядерных взрывных устройств террористическими группировками будет носить катастрофический характер и является недопустимым, поэтому обеспечение нераспространения ядерного оружия было, есть и будет приоритетной задачей цивилизованного общества.
2. Характерными особенностями настоящего времени являются:
— широкое распространение ядерных реакторов во всех регионах мира;
— большое число научно-исследовательских учреждений и специалистов по ядерной технике и технологиям топливного цикла;
— международный обмен научно-технической информацией, технологическими решениями;
— строительство реакторов в развивающихся странах.
Высокий уровень научных знаний, владение ядерными технологиями и различными экспериментальными и промышленными установками являются интеллектуальной и материальной основой для быстрой разработки по крайней мере простейших ядерных взрывных устройств специалистами многих стран. Дальнейшее наращивание ядерных мощностей в мире вообще и в развивающихся странах в частности, несомненно, будет способствовать повышению риска распространения ядерных взрывных устройств.
3. С первых шагов создания ядерного оружия создавалась и система мер по предотвращению утечки информации по результатам разработок. Эта система со временем видоизменялась и совершенствовалась, и в настоящее время про-
тиводействие распространению ядерного оружия регламентируется международными договорами на двусторонней и многосторонней основе, деятельностью МАГАТЭ и других организаций. Нельзя не согласиться с необходимостью дальнейшего совершенствования активно развиваемых мер:
— политического характера от ослабления мотивации стран к обладанию ядерным оружием до разных форм давления на страны, развивающие работы по созданию ядерного оружия;
— организационного характера по учету, контролю и физической защите существующих и нарабатываемых ядерных материалов.
Однако необходим поиск новых форм, принципиально понижающих риск распространения ядерных взрывных устройств.
4. Нам представляется наиболее эффективной деятельность по разрыву существующей генетической связи между ядерной энергетикой и ядерным оружием. Необходимо качественно затруднить получение оружейных материалов при работах с ядерным топливом и на других этапах ядерного топливного цикла. Сделать невозможным использование:
— нейтронных потоков в работающих реакторах для наработки оружейных материалов;
— технологий работ с ядерным топливом для получения оружейных материалов.
Это можно сделать путем перевода ядерной энергетики с уран-плутониевого топливного цикла на замкнутый торий-урановый топливный цикл.
5. Хорошо известно, что решение целевой задачи-наработки плутония для ядерного оружия обеспечило создание тепловых реакторов, разработку научно-технических проблем и тех-
Тезисы доклада на семинаре «Укрепление содружества США и России в области нераспространения ядерного оружия», 23-25 октября 2002 г., Москва, Россия
i
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11(55) 2007 © 2007 Научно-технический центр «TATA»
23
нологии замкнутого уран-плутониевого топливного цикла. На этоИ основе произошло становление и развитие мирноИ ядерноИ энергетики. За прошедшие полвека в рамках уран-плутониевого топливного цикла оружеИныИ комплекс и мирная ядерная энергетика, поддерживая друг друга, добились несомненных успехов.
Вместе с этим необходимо осознать, что многие актуальные проблемы современноИ ядерноИ энергетики на самом деле являются проблемами уран-плутониевого топливного цикла и часть из них просто перестает существовать, а решение других качественно упрощается при переходе к ториИ-урановому топливному циклу.
6. ПлутониИ является наиболее эффективным оружеИным материалом. Уран-плутониевыИ топливныИ цикл развит для наработки плутония, он обречен на обращение с плутонием и в его рамках нет возможности избавиться от плутония. По нашему мнению, широкомасштабныИ запуск реакторов на быстрых неИтронах вместе с перерабатывающими облученное топливо комбинатами в рамках уран-плутониевого топливного цикла качественно повысит риск распространения плутония и может привести к потере контроля за изготовлением ядерных взрывных устроИств.
В рамках ториИ-уранового топливного цикла плутониИ вообще не будет нарабатываться на сырьевом изотопе 232Т^ Имеющиеся излишки оружеИного плутония и весь наработанныИ в реакторах плутониИ могут и должны быть использованы путем их конверсии в изотоп 233и в современных тепловых реакторах с Ри^ стар-товоИ топливноИ композициеИ и незначитель-ноИ доработкоИ активноИ зоны. При этом после первоИ же кампании достигается наиболее глубокое выгорание четно-нечетных изотопов, а остающиИся плутониИ теряет свои оружеИные качества.
7. ВысокообогащенныИ уран является также оружеИным материалом. Технология его получения путем обогащения естественного урана нашла свое применение и при получении топ-ливноИ композиции для большинства тепловых реакторов в рамках уран-плутониевого топливного цикла. Поэтому реализация этоИ технологии для обеспечения топливом тепловых реакторов по мере их строительства в разных странах является реализациеИ технологии наработки оружеИного урана, что несомненно приведет к повышению риска распространения ядерных взрывных устроИств. Существующая тенденция к повышению уровня обогащения в урановом топливе с целью повышения экономическоИ эффективности существующеИ ядерноИ энергетики усугубляет эту ситуацию.
В ториИ-урановом топливном цикле урановая смесь изотопов, обогащенная изотопом 233и, нарабатывается непосредственно в реакторе, и в технологии изотопного обогащения нет необходимости. Излишки оружеИного урана также могут быть конвертированы в 233и в современных тепловых реакторах при незначительноИ доработке их активноИ зоны.
8. НарабатывающиИся 233и на 232^ может быть защищен от его использования для изготовления взрывных устроИств, по краИнеИ мере, двумя хорошо известными способами.
На 232^ параллельно с 233и будет нарабатываться 232и, характеризующиИся сравнительно коротким периодом полураспада Т1/2 ~ 70 лет и являющиИся родоначальником радиоактивного ряда с высокоИ радиологическоИ опасностью. Она может быть более эффективноИ защитоИ 233и от использования во взрывных устроИствах, чем радиологическая защита плутония продуктами деления в широко обсуждаемом способе перевода оружеИного плутония в стандарт облученного топлива. Вместе с этим жесткое у-излучение с е^ = 2,6 МэВ Мэв из конечного продукта этого ряда 208РЬ, обладающее высокоИ проникающеИ способностью, облегчает контроль за перемещением наработанного 233и.
В случае необходимости нарабатываемыИ 233и может быть денатурирован обедненным или естественным ураном до уровня его непригодности для использования во взрывных устроИствах.
9. НеИтронно-физические своИства 232^ и 233и являются более предпочтительными относительно 235и, 238и, 239Ри с точки зрения их использования в тепловых реакторах. Высокое воспроизводство, вплоть до самовоспроизводства 233и в ^и-топливе, является предпосылкоИ эко-номическоИ целесообразности замыкания то-риИ-уранового топливного цикла с использованием тепловых реакторов. При этом становится целесообразным совершенствование активноИ зоны тепловых реакторов, в том числе и с учетом обеспечения понижения риска распространения расщепляющихся материалов.
В заключение подчеркнем следующее. Решение целевоИ задачи-наработки оружеИного плутония предопределило развитие замкнутого уран-плутониевого топливного цикла и ядерноИ энергетики на его основе. В условиях процесса ядерного разоружения, актуальности обеспечения нераспространения расщепляющихся материалов и ядерных технологиИ, а также выявившихся проблем уран-плутониевого топливного цикла, связанных с его реализациеИ в ядерноИ энергетике, дальнеИшее развитие мирноИ ядер-ноИ энергетики может и должно осуществляться в ториИ-урановом топливном цикле.
24
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11(55) 2007
© 2007 Scientific Technical Centre «TATA»
II
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.