С развитием атомной энергетики возникла проблема обращения с отработанным ядерным топливом (ОЯТ), выгружаемым из реакторов атомных электростанций (АЭС).
Дело в том, что в процессе облучения топлива в реакторе расходуется часть урана и одновременно накапливаются продукты деления и радиоактивного распада, включая делящийся материал плутоний. Снижение содержания урана-235 в процессе кампании реактора и накопление продуктов деления обуславливают необходимость замены топлива, исчерпавшего свой ресурс, на свежее.
Смотрим на мир
Россия, Великобритания, Франция, а также Япония ориентируются на технологию так называемого "замкнутого топливного цикла" с переработкой ОЯТ, которая заключается в выделении урана и плутония и возвращении их в ядерную энергетику.
Крупные заводы по переработке ОЯТ действуют во Франции (суммарной мощностью 1600 т/год), Великобритании (1200 т/год) и в Японии (800 т/год). США, не перерабатывающие ОЯТ своих АЭС, начинают испытывать большие трудности при выборе площадок для хранилища.
Наша страна ещё в 70-х годах сделала свой выбор в обращении с отработанным топливом с учётом конкретных экономических, экологических и научно-технических соображений, существовавших в то время. В соответствии с принятой концепцией, обращение с отработанным ядерным топливом осуществляется по условно замкнутому топливному циклу с утилизацией урана-235 и урана-238, использующимися в дальнейшем для изготовления топлива для реакторов РБМК.
В Российской Федерации действует единственное предприятие по переработке ОЯТ - это завод "РТ-1" на ФГУП "ПО "Маяк", введённый в эксплуатацию в 1977 году. Завод прошёл путь от первых пробных переработок отдельных видов ядерного топлива до мощного стабильно работающего производства с широкой номенклатурой перерабатываемого ОЯТ. Проектная мощность завода "РТ-1" - 400 т/год ОЯТ, хотя фактически она не превышает 200 т/год.
На заводе "РТ-1" предусмотрена регенерация ОЯТ АЭС с реакторами "ВВЭР-440", топлива реакторов "БН-600", транспортных ядерных установок и исследовательских реакторов.
Кроме этого, межправительственные соглашения СССР предусматривали поставку топлива и возврат на переработку ОЯТ с 18 блоков АЭС, построенных СССР в странах Восточной Европы и Финляндии. За время работы на завод поступало топливо атомных электростанций, построенных по российским проектам в Венгрии, Армении, Украине, Чехии, Словакии, Германии, Финляндии, Болгарии.
Переработка ОЯТ
Технологические операции обращения с ОЯТ включают в себя транспортировку, хранение, непосредственно переработку с извлечением ценных компонентов, отверждение радиоактивных отходов и их хранение.
Транспортировка ОЯТ на завод "РТ-1" осуществляется железнодорожным транспортом в специальных вагонах-контейнерах, полностью соответствующих требованиям МАГАТЭ. Транспортировка ОЯТ осуществляется с 1972 года, за это время не возникло ни одной внештатной ситуации.
Поступившее на переработку ОЯТ в виде тепловыделяющих сборок (ТВС) выгружают из транспортных контейнеров в бассейн-хранилище, выгрузку производят в специальном транспортном коридоре, без доступа людей, в телеуправляемом варианте. В бассейне топливо выдерживают в течение 5-7 лет под слоем воды, создающим биологическую защиту от ионизирующего излучения и снимающим избыточное тепловыделение. За это время распадаются короткоживущие изотопы и, соответственно, уменьшается радиоактивность топлива.
После выдержки в бассейне ТВС подвергаются механическому измельчению и растворяются в концентрированной азотной кислоте. В результате этого получают раствор, содержащий уран, плутоний, нептуний и продукты деления.
Для выделения из раствора ОЯТ ценных компонентов, их разделения и очистки от радиоактивных продуктов деления используется водно-экстракционная технология (PUREX-процесс) с применением в качестве экстрагента трибутилфосфата в углеводородном разбавителе. Аналогичный технологический процесс организован на заводах UP-2, UP-3 (Франция) и Thorp (Великобритания).
На первом этапе переработки осуществляется отделение ценных компонентов от продуктов деления. Затем производят отделение урана от плутония и нептуния. Раствор урана подвергают дальнейшей очистке. Разделения плутония и нептуния, а также их очистку осуществляют на стадии аффинажа. Управление экстракционным процессом, а также процессом газоочистки, переработки жидких отходов осуществляется дистанционно, со специальных щитов и пультов управления.
В процессе переработки ОЯТ получают энергонасыщенные компоненты, используемые для атомной энергетики и для изготовления источников ионизирующего излучения. Накопленный плутоний в долгосрочных планах развития ядерной энергетики России предполагается использовать для изготовления смешанного уран-плутониевого топлива (МОХ-топлива).
Операция "Утилизация"
Технология регенерации ОЯТ на заводе "РТ-1" включает в себя следующую систему обращения с отходами.
Так, твёрдые отходы помещают в специальные хранилища. Газообразные отходы проходят систему газоочистки, после чего содержание радионуклидов в них не превышает установленных норм. Жидкие высокоактивные отходы (ВАО) с 1987 года перерабатываются методом отверждения путём перевода их в натрийалюмофосфатное стекло в печах прямого электрического нагрева. В марте 2007 года введена в промышленную эксплуатацию новая электропечь ЭП-500/4.
В настоящее время завершаются проектные работы по созданию электропечи ЭП-500/5. С целью повышения надёжности электропечей и увеличения их ресурсного срока эксплуатации, в проект заложены новые конструкторские решения.
Разрабатываются и готовятся к внедрению более совершенные схемы обращения с жидкими радиоактивными отходами среднего и низкого уровня активности, отвечающие современным требованиям. В 2008 году началось строительство установки цементирования среднеактивных отходов.
Таким образом, переработка ОЯТ - это очень сложная ресурсосберегающая, экологоприемлемая технология, направленная на создание энергетического потенциала атомной энергетики. Она - продукт многолетнего специального планирования и проектирования и применяется в России только на комбинате "Маяк" в Озёрске.
ЦИФРЫ
На 20 тысяч долларов США содержится драгоценных металлов в каждой тонне ОЯТ.
До 1 тысячи голов насчитывают стаи журавлей, замеченные в Восточно-Уральском государственном заповеднике. Это - одни из крупнейших стай в масштабах всей страны.
Почти 200 тысяч квадратных метров должно освободиться в результате сноса ветхоаварийного жилья в Озёрске.
73,6 километра составляет протяжённость охраняемого периметра города Трёхгорный.
64 семьи в Озёрском городском округе, состоящие на учёте, как семьи ликвидаторов аварий на ПО "Маяк" и ЧАЭС, до сих пор нуждаются в улучшении жилищных условий.
96,4% населения Трёхгорного обеспечены стационарной телефоннной связью - не менее 500 номеров при этом остаются свободными.
15 тысяч вакцин от гриппа поступило на днях в Озёрск.
БЫЛО
НАУКА ПРОТИВ ТЕРРОРИСТОВ. Учёный из Трёхгорного, доктор физических наук, профессор Владимир Башуров разработал уникальную методику, которая практически лишит террористов шанса проникнуть на запретный объект. По словам профессора, некое подобие работы методики можно понять из оптики. Речь идёт о свойстве света распространяться по кратчайшему во времени пути. Ведь какой путь выбирает свет, неизвестно никому, как неизвестно, какой путь выберет нарушитель. Оказалось, что задача безопасности совершенно аналогична задаче распространения света в оптической неоднородной среде. Владимир Башуров считает, что его методику можно применять не только в оборонной промышленности, но и, например, при строительстве плотин.
КАРТА ГОРОДА ПОПОЛНИЛАСЬ. Две улицы в Снежинске обрели названия - Солнечная (в микрорайоне N 22) и имени Александра Захаренкова. Напомним, что доктор технических наук, почётный гражданин Снежинска Александр Захаренков был cпециалистом в области прикладной газодинамики, разработчиком ядерных зарядов и ядерных боеприпасов. Под его руководством были созданы новые образцы ядерного оружия, оборонной и промышленной техники, создавались крупные вычислительные центры в НИИ и КБ. В 1986-м он вошёл в состав правительственной комиссии и участвовал в ликвидации последствий ядерной катастрофы на Чернобыльской АЭС.
ПЕРЕПОЛОХ В ПОДЪЕЗДЕ. Необычное ЧП произошло в Снежинске. Несколько часов сотрудники МЧС вызволяли из подъезда бурёнку, застрявшую на лестничной клетке девятого этажа жилого дома. Интересно, что подъезд оснащён домофоном, так что, совершенно непонятно, как животное попало в подъезд. Когда корова застряла между стеной и лестничными перилами, то сильно перепугалось и мычанием подняла всех жителей на ноги. Вызванные спасатели лишь с третьего звонка поверили, что с ними не шутят, и пришли на помощь.
«Они создавали Челябинскую область». Игорь Курчатов – отец города Озерска 
Челябинский полк бомбардировщиков могут передислоцировать в 2014 году 
На полигоне под Чебаркулём взорваны последние боеприпасы 
«Росатом» построит на Южном Урале очередное хранилище радиоактивных отходов