Перед Україною гостро стоїть потреба створення замкненого ядерно-паливного циклу.
Найбільш вузькими місцями цього плану є збагачення урану, повторна переробка та утилізація відпрацьованих ТВЕЛів, забезпечення ядерної промисловості необхідними хімічними компонентами та обладнанням. Однак у разі вирішення цих завдань Україна отримає колосальну перевагу: за рахунок атомної енергії можна економити газ без зменшення обсягів виробництва на залежних від газу підприємствах. Поштовх отримають наукові та високотехнологічні галузі вітчизняної економіки, машинобудування. І, найголовніше, Україна з енергетично-залежної держави може стати потужним експортером як електроенергії, так і компонентів для АЕС.
Звісно, постає багато питань. У першу чергу, на якому обладнанні збагачувати уран? Україна сьогодні може організувати переробку на кількох стадіях, окрім завершальної – збагачення урану в газодифузійних центрифугах. Їх потрібно або придбати, або спроектувати власні. США не можуть нам таке обладнання продати внаслідок обмежень двосторонньої угоди між США та України про співпрацю у мирному використанні ядерної енергії, підписаної ще у травні 1998 року. Росія також навряд чи погодиться власноруч позбавитися монопольної позиції.
Однак таке обладнання можна виготовити і в Україні. У нас вже є досвід розділення за допомогою центрифуг цирконію та гафнію. Свого часу фахівці ВО «Південний машинобудівний завод» у Дніпропетровську пропонували взятися за розробку такого обладнання й для збагачення урану. Є й інші потужні машинобудівні заводи та наукові інститути, наприклад, у Сумах та Харкові, які впораються із таким завданням. Це технологічний виклик, який може вивести Україну на передові позиції на світовому ядерному ринку.
Вірогідно, що ядерні країни, які вже володіють технологіями збагачення урану і не хочуть втрачати ринків збуту своєї продукції, спробують чинити тиск на Україну, під приводом боротьби з розповсюдженням ядерної зброї, як на Іран та Північну Корею. Та на відміну від цих країн, Україна добровільно відмовилася від третього у світі ядерного арсеналу і не має потреби його відновлювати. Та й, Договір про нерозповсюдження ядерної зброї та усі додаткові протоколи до нього і угоди з МАГАТЕ не містять жодних обмежень, які б забороняли нашій державі розвивати власне виробництво ядерного палива, зокрема і його збагачення.
Вирішивши цю проблему, Україна зможе повторно використовувати ядерні матеріали (в основному плутоній), що накопичуються у відпрацьованих ТВЕЛах. Росія вже розробила технологію змішаного ядерного палива: до збагаченого урану додається певна частина плутонію. Ми ж свої відпрацьовані ТВЕЛи зараз передаємо на утилізацію Росії, яка вилучає звідти плутоній та інші цінні матеріали, а нам повертає на зберігання лише радіоактивні відходи. Переробляючи ТВЕЛи самостійно, Україна зміцнить свої позиції у забезпеченні паливом вітчизняних атомних електростанцій, зокрема й тих, які доведеться будувати на заміну існуючим. [306] [307]
ЕТАПИ ЯДЕРНОГО ШЛЯХУ
Схема організації ядерно-паливного циклу в Україні
1. Видобуток та первинне збагачення урану: ДП “Східний ГЗК” (Жовті Води, Дніпропетровська область) або ДП „Дирекція підприємства, що будується на базі Новоконстантинівського родовища уранових руд” (Кіровоградська область), ДП “Придніпровський гідрометалургічний завод” (Дніпродзержинськ, Дніпропетровської області).
2. Переробка двоокису урану у тетрафторид та гексафторид урану: можлива організація виробництва на базі потужностей колишнього ВО “ПХЗ” . Альтернатива – будівництво нового заводу в Україні або переробка урану в Росії.
3. Постачання хімічних компонентів (сорбентів) для збагачення та переробки урану: ДП “Смоли” (Дніпродзержинськ, Дніпропетровської області).
4. Видобуток циркону та виробництво цирконієвої сировини (сульфат цирконію): Вольногорський гірничо-металургійний комбінат.
5. Виробництво ядреночистого цирконію: ДП “Цирконій” (Дніпродзержинськ, Дніпропетровської області).
6. Прокат труб з цирконію, необхідних для виготовлення ТВЕЛів: ДП "Дніпропетровський завод прецизійних труб” (Дніпропетровська область). Також можлива організація виробництва на базі Нікопольського трубного заводу. Альтернатива – купівля комплектуючих в Росії.
7. Збагачення гексафториду урану по ізотопу 235: потрібно будувати спеціальний збагачувальний завод. Найбільш проблемне місце у створені власного ядерно-паливного циклу.
8. Виробництво уранових таблеток: можливо організовувати виробництво на потужностях колишнього ВО “ПХЗ” (Дніпродзержинськ, Дніпропетровської області) або побудувати спеціальний завод. Альтернатива – виготовлення уранових таблеток на підприємствах Казахстану чи Росії.
9. Комплектація тепловидільних збірок: потрібно будувати новий завод або організовувати виробництво на існуючих потужностях, наприклад, на базі колишнього ВО “ПХЗ” (Дніпродзержинськ, Дніпропетровської області). Альтернатива – купівля готових ТВЗ у Росії, США чи Франції.
10. Утилізація відпрацьованих ТВЕЛів: потрібно будувати завод з переробки напрацьованого в ТВЗ плутонію у ядерне паливо нового покоління. Альтернатива – складування відпрацьованих ТВЕЛів в Україні або їх часткова переробка в Росії, з наступним зберігання в Україні ядерних відходів.
ЗБАГАЧЕННЯ УРАНУ
Схема процесц збагачення урану та виготовлення ТВЕЛів
.jpg)
Збагачення урану
1. Видобуток уранової руди з вмістом природного урану до 0,15 %. Виготовлення ядерночистого двоокису урану 238 (UO2) з вмістом ізотопів урану 235 до 0,7 %.
2. Виготовлення тетрафториду урану (UF4) та гексафториду урану (UF6). При температурі 56 градусів С гексафторид урану (UF6) переходить у газоподібний стан. За рахунок різниць атомних мас урану 235 та урану 238 на потужних центрифугах шляхом газової дифузії можна збільшити концентрацію ізотопів урану 235 до потрібного рівня.
3. Збагачення на спеціальних газових центрифугах гексафториду урану (UF6) по ізотопу 235 до 2-4 %.
4. Гідроліз збагаченого гексафториду урану та виготовлення двоокису урану.
5. Приготування з двоокису урану робочої суміші, пресування уранових таблеток діаметром до 8 мм та їх запікання для більшої міцності.
Виготовлення ТВЕЛів
1. Прокат труб з цирконію діаметром до 8 мм. Ядерночистий цирконій має високі механічні та антикорозійні властивості, повністю пропускає нейтрони.
2. Виготовлення тепловиділяючих елементів: цирконієві трубки наповнюють таблетками збагаченого урану і герметизують. ТВЕЛ має витримувати температуру до 2 000 градусів С, високий тиск та залишатись герметичним.
3. Виготовлення тепловиділяючих збірок: кілька десятків “твелів” надійно фіксують у спеціальній конструкції, яка теж має витримувати високу температуру та високий тиск. На далі готові ТВЕЛ завантажуються до реактора.