Канадская лаборатория подтвердила процесс разделения в расплавленных солях на реальном отработавшем топливе, извлекая почти 90% плутония за 24 часа

Химический эксперимент в Канаде с отработавшим топливом реального коммерческого реактора достиг заметного прогресса. Канадская ядерная лаборатория в защищённой горячей камере в Чок-Ривере с использованием облучённого отработавшего топлива реактора CANDU подтвердила первый этап процесса компании Moltex Energy “преобразование отходов в стабильную соль”. Эксперимент показал, что за 24 часа 89,4% плутония было перенесено в расплавленную соль; через 60 часов этот показатель вырос до 94,3%. При этом подавляющая часть урана осталась вне солевой фазы, что свидетельствует о высокой селективности процесса в отношении целевых элементов.

Этот процесс, получивший название WATSS, не является маршрутом для очистки плутония, а представляет собой технологию группового разделения. Помимо большого количества урана, отработавшее топливо содержит продукты деления, а также такие трансурановые элементы, как плутоний и америций, которые являются важным источником долгосрочной радиационной опасности. WATSS использует высокотемпературные хлоридные расплавленные соли и определённые восстановительные металлы для преобразования трансурановых оксидов в растворимую в соли форму, при этом большая часть оксида урана остаётся в твёрдом состоянии. В данном эксперименте исследователи использовали ниобий в качестве восстановительного металла: через 24 часа в соль перешло лишь 0,05% урана, а через 60 часов этот показатель снизился до 0,02%, что демонстрирует отсутствие массового переноса урана в систему расплавленных солей.

Значимость этого результата заключается в том, что он получен не на основе компьютерного моделирования или экспериментов с заменителями материалов, а в условиях реального отработавшего топлива. Технологии переработки ядерных отходов часто сталкиваются с разрывом между лабораторными моделями и фактическими облучёнными материалами, поскольку реальное отработавшее топливо отличается сложным составом и высокой радиоактивностью, что предъявляет повышенные требования к контролю химических реакций и инженерным операциям. Проведённые в горячей камере испытания означают, что WATSS, по крайней мере на ранних ключевых химических этапах, преодолел порог, приближающий его к практическому применению.

Однако этот прогресс не означает, что проблема ядерных отходов уже решена, и не свидетельствует о том, что соответствующие ядерные установки уже введены в эксплуатацию. Планируемый компанией Moltex реактор электрической мощностью 300 МВт всё ещё находится на стадии разработки и потребует более углублённого регулирующего надзора, инженерной верификации и оценки безопасности. Данный эксперимент подтвердил химический этап отделения части долгоживущих трансурановых элементов из отработавшего топлива, но не доказывает, что извлечённый материал уже способен вырабатывать электроэнергию, а также не подтверждает коммерциализацию полного топливного цикла.

Если последующая технологическая цепочка будет реализована, отделение и деление значительной части трансурановых элементов теоретически может способствовать снижению наиболее долгосрочной радиационной нагрузки в ядерных отходах и уменьшению источников опасности, требующих изоляции в геологическом масштабе времени. Однако этот процесс всё равно будет порождать другие потоки отходов и не может полностью устранить ядерные отходы. Его более реалистичная ценность заключается в предоставлении возможного пути для повторного использования отработавшего топлива и снижения нагрузки при долгосрочной утилизации, а его реальное влияние будет зависеть от того, смогут ли последующие реакторы, производство топлива, регулирующие разрешения и экономическая верификация идти в ногу с развитием.