5. Отработанное ядерное топливо

В настоящее время, в мире накопилось огромное количество отработанного ядерного топлива (ОЯТ). ОЯТ нельзя использовать вторично, оно не имеет промышленного значения, и эта проблема остается нерешенной, т.к. не найдены пути их утилизации до простейших веществ.

Плутоний - рукотворный элемент, был открыт в феврале 1941 года Пленном Сиборгом в Калифорнийском университете. Вскоре после этого открытия было обнаружено, что изотоп плутония может спонтанно распадаться и поэтому дальнейшие исследования, связанные с этим элементом, проводились исключительно в рамках секретного Манхэттенского проекта, результатом которого должно было стать массовое производство плутония для использования в атомных бомбах. То, что элемент, четыре года спустя после своего открытия превративший город Нагасаки в ад, получил одно из имен хозяина Преисподней, оказалось невероятным совпадением в истории науки.

Плутоний известен как один из самых токсичных элементов, опасность которого определяется его исключительно высокой способностью вызывать рак, т.е. его концерогенностью и радиотоксичностью. Большинство изотопов плутония являются гамма- излучателями. Большая энергия гамма-частиц обусловливает их высокую ионизирующую способность и поэтому гамма - излучающий плутоний особенно опасен при попадании внутрь человеческого организма, в то время как внешнее гамма - излучение не причиняет серьезного вреда здоровью в силу короткого пробега гамма - частиц. Кроме того, причиной высокой токсичности плутония является его способность в течение длительного времени удерживаться в организме, куда он может попасть при вдыхании или через желудочно-кишечный тракт. При вдыхании часть плутония оседает в легких, а затем из легких некоторая его часть всасывается в кровь и переносится ею в различные органы. В основном, плутоний оседает в печени и костной ткани, и в меньшей степени - в репродуктивных органах. Инкорпорированный в этих органах плутоний будет оставаться там, в течение многих лет или даже в продолжение всей жизни человека, подвергая соответствующие органы гамма-облучению. Результаты различных исследований позволяют сделать вывод, что длительное гамма-облучение в малых дозах может вызвать рак и генетические повреждения.

В настоящее время известны 15 изотопов плутония с массовыми номерами от 232 до 246, но в промышленности используется ²³⁹Рu с периодом полураспада 24 000 лет. К тому же этот радионуклид способен спонтанно делиться, поэтому он был использован в бомбе, сброшенной на Нагасаки, а также может сжигаться в реакторах для производства энергии. ²³⁹Рu накапливается в обычном энергетическом реакторе на урановом топливе в результате нейтронного захвата изотопом ²³⁸U.

Одновременно с этим происходит основная реакция деления изотопа ²³⁵U, сопровождающаяся выделением тепла. Содержание ²³⁵U в природном уране составляет только 0,7 %, поэтому для того, чтобы его можно было использовать в качестве топлива в реакторах (основном типе энергетических реакторов), естественный уран обогащают, доводя содержание ²³⁵U до 3-4 %. После одного года работы реакторы мощностью до 1000 МВт образуется около 200 кг плутония, из которых около 150 кг составляет ²³⁹Рu .

Композиция изотопов плутония, накапливающегося в реакторе в результате реакций, происходящих в урановом топливе, зависит от степени выгорания топлива. Из 5 основных образовавшихся изотопов 2 с нечетными массовыми номерами - ²³⁹Рu и ²⁴¹Рu являются расщепляющимися, т.е. способными к расщеплению под действием тепловых (медленных) нейтронов, и в принципе могут быть использованы в качестве реакторного топлива. Поэтому, если речь идет о возможности использования плутония в качестве реакторного топлива, то в этом случае значение имеют только следующие виды изотопа плутония ²³⁹Рu и ²⁴¹Рu.

Для ядерного же оружия необходим практически чистый ²³⁹Рu, т.к. излучатели нейтронов ²⁴⁰Pu и ²³⁸Рu могут спонтанно вызвать «предначальное воспламенение», а это приведет к существенно меньшей силе взрыва атомной бомбы. Поэтому разница в «качестве» плутония обычно определяется его изотопным составом.

С 1999 года в России идут дискуссии о возможности ввоза отработанного ядерного топлива (ОЯТ) из других стран с целью коммерческой его переработки и хранения

В 2001 году федеральное законодательство открыло дорогу для ввоза в Россию отработанного ядерного топлива. До сих пор ни одна страна не согласилась стать международным ядерным могильником, только Россия оказалось страной, готовой продать свою территорию ради получения сомнительной выгоды.

Минатом уверяет, что отработавшее ядерное топливо - это ценное сырье, из которого, якобы выгодно извлекать невыгоревший уран и образовавшийся плутоний. Но, на самом деле, многократное использование регенерированного урана невозможно из-за изменения его изотопного состава, и в конечном итоге повторно использованное регенерированное топливо необходимо будет захоронить.

Поэтому, хотелось бы, чтобы ОЯТ продолжали хранить в странах – изготовителях и начали работы по их утилизации на собственной территории, и тем самым сняли эту угрозу для мира.