IEER | Энергетика и Безопасность № 16


Французский отчет ставит под сомнение достоинства репроцессинга и МОХ-топлива

Анни Макхиджани

Защитники атомной энергетики любят приводить в качестве примера ее успеха Францию. Во Франции АЭС вырабатывают 75-80 % всей электроэнергии страны, и это часто выставляется как символ предполагаемого широкого признания атомной энергетики французским народом1. Однако начиная с конца 80-х годов наибольшее беспокойство у общественности стало вызывать обращение с ядерными отходами, когда французское правительство впервые попыталось начать местные обследования под возможные площадки для захоронения отходов. Эта обеспокоенность в свою очередь подхлестнула дебаты относительно постепенного сворачивания атомной энергетики. В таком контексте впервые официальное внимание было уделено более узкой, но крайне важной теме: обсуждению вопроса о прекращении репроцессинга.

Июльский отчет 2000 г. под названием Etude economique prospective de la filiere electrique nucleaire ("Исследование экономических перспектив сектора атомного электричества") подготовлен по поручению французского премьер-министра Лионеля Жоспена с целью предоставления правительству2 экономического анализа атомной энергетики, включая репроцессинг и использование МОХ-топлива (смешанного [плутоний-уранового] оксидного топлива)3. Этот отчет известен как отчет Шарпина, по имени главного автора Жан-Мишеля Шарпина, который является главой Комиссии по планированию4. Соавторами являются Бенжамин Дессю, директор программы ECODEV (Экоразвитие) Национального центра научных исследований (НЦНИ)5, и Рене Пиллат, Haut Commissaire a l'energie atomique (Верховный комиссар по атомной энергетике).

Принимая во внимание разнообразие направлений, представляемых авторами, включая французский ядерный истеблишмент, отчет следует рассматривать как нечто вроде документа официального технического консенсуса. Во вступительной части отчета авторы заявляют:

"Мы не пытались определить наиболее желаемые результаты и уж тем более, как их достигнуть. Поэтому в данном исследовании не даются никакие рекомендации. [...] Мы не стремились направить выбор властей или даже оказать влияние на общественное мнение. Нашей целью было сделать возможным проведение необходимого демократического обсуждения на основе проверенной информации и четко сформулированной технической, экономической и экологической аргументации".

Хотя в отчете не давалось никаких рекомендаций, два его основных вывода относительно репроцессинга совершено не вызывают сомнения. Более того, они основаны на данных, предоставленных самой ядерной промышленностью. Во-первых, репроцессинг и использование МОХ-топлива экономически невыгодны и будут оставаться таковыми в обозримом будущем. Во-вторых, репроцессинг и МОХ-топливо будут мало способствовать снижению запасов трансурановых радионуклидов в отходах, включая плутоний.

Отчет построен таким образом, чтобы дать сравнительный экономический анализ различных возможных режимов производства электроэнергии. В нем также дается оценка воздействия этих вариантов, в частности выбросов двуокиси углерода, на окружающую среду в долгосрочной перспективе. Ниже приводится краткое содержание первой главы отчета "Pour la France: l'heritage du passe" ("В отношении Франции: наследие прошлого"), в которой делаются два вывода относительно репроцессинга. Сначала - в качестве контекста - мы дадим краткий обзор положения дел в электроэнергетике и в области использования МОХ-топлива во Франции.

Производство электроэнергии во Франции

Общее производство электроэнергии во Франции в 1997 году составляло 481 тВт•ч (тераватт-час)6, при этом 376 тВт•ч (78 %) поступило из атомного сектора. Сектор гражданской атомной энергетики представлен 58 реакторами с водой под давлением, из которых 20 в настоящее время используют МОХ-топливо, 8 - в настоящее время не используют МОХ-топливо, однако могут быть модифицированы с тем, чтобы использовать его, а оставшиеся 30 реакторов используют UO2 (диоксид урана) в качестве топлива и не могут быть модифицированы для использования МОХ-топлива.

Активная зона реакторов, в которые загружается МОХ-топливо, на 30 % состоит из МОХ-топлива, остальной объем занимает низко обогащенный уран. В объем МОХ-топлива, потребляемого этими двадцатью реакторами, входит почти весь плутоний, выделяемый из французского отработанного топлива. В табл. 1 приведены данные по полному объему отработанного топлива, выгружаемого из французских реакторов, и количеству топлива, подвергаемого репроцессингу. Если бы МОХ-топливо загружалось во все 28 реакторов, которые могут его использовать, то все приблизительно 1 100 т UO2-отработанного топлива, ежегодно нарабатываемого во Франции, могли бы пройти репроцессинг. Однако во Франции уже накоплены значительные запасы неиспользованного выделенного плутония, поскольку гражданский репроцессинг начался намного раньше, чем широкое использование МОХ-топлива.

Таблица 1: Типы и объемы топлива,
подвергнутого репроцессингу во Франции
Тип отработанного
топлива
Ежегодная выгрузка, т
Объемы топлива,
подвергнутые репроцессингу, т
UO2
~1 100
850
MOX
~100
0
Всего
1 200
850
Источник: Commission Nationale d'Evaluation Relative aux recherches sur la gestion des dechets radioactifs, Instituee par la loi 91-1381 du 30 decembre 1991, Rapport d'Evaluation No 4, October 1998.

Сценарии

Анализ в отчете проводится на основе семи предложенных сценариев. Шесть из них постулируют различные будущие уровни репроцессинга и использования МОХ-топлива. Эти сценарии по существу делятся на две группы по три сценария в каждой и отличаются только предполагаемым сроком службы реакторов (41 год в сравнении с 45 годами). Седьмой, называемый S7, является фиктивным: в нем оценивается уровень цен на электричество во Франции, исходя из предположения, что репроцессинга никогда не начинали.

Разница в предполагаемых средних сроках службы настолько мала, что мы сосредоточим наше обсуждение здесь только на второй группе сценариев, S4-S6, в которой предполагается, что срок службы реакторов составляет 45 лет. Это же предположение делается в сценарии без репроцессинга, благодаря чему можно сравнивать затраты при разных уровнях репроцессинга и без репроцессинга.

В сценариях с S4 по S6 принимаются следующие предположения:

  • в S4 полагают, что репроцессинг будет остановлен в 2010 г.;
  • сценарий S5 соответствует современной ситуации во Франции, в которой репроцессингу подвергается 70 % отработанного топлива, а из извлеченного плутония изготавливают МОХ-топливо и облучают его в 20 реакторах;
  • S6 соответствует ситуации, когда все вновь наработанное отработанное топливо (но не старые запасы отработанного топлива, не прошедшие репроцессинг) подвергается репроцессингу и из извлеченного плутония изготавливают МОХ-топливо и облучают его в 28 реакторах.

Заметьте, что ни в одном из сценариев не предполагается досрочного прекращения репроцессинга. В отчете отмечается, что прежде чем отвергнуть его, авторы рассмотрели сценарий, в котором прекращение репроцессинга намечалось на 2001 г. - дата обновления контрактов на репроцессинг французской энергетической компании Electricite de France. Доводы, приводимые в пользу того, чтобы не рассматривать досрочную остановку репроцессинга, заключаются в том, что резкий останов повлек бы за собой многочисленные технические (хранение облученного топлива), социальные и юридические проблемы. Роланд Лягард, уполномоченный по разработке и координации политики по этой проблеме от министра по окружающей среде Доминика Войнета, недавно поднял вопрос о возможности прекращения репроцессинга в 2002 г.

Экономический анализ

В табл. 2 приведены основные данные по затратам в сценариях S4-S7, где предполагается один и тот же 45-летний срок службы реактора. Приведенные затраты включают в себя затраты на вывод из эксплуатации с отсрочкой (немедленный вывод из эксплуатации стоит дороже). Все показатели затрат приведены во французских франках 1999 г.

Таблица 2: Стоимость и производство электроэнергии
при различных схемах репроцессинга во Франции
Сценарий
S4 (конец репрцессинга в 2010 г.)
S5 (70%-й репроцессинг)
S6 (полный репроцессинг)
S7 (без репроцессинга)
Совокупные издержки,
миллиарды франков		2 8882 9102 9272 762
Общее совокупное производство электроэнергии, миллиард кВт•ч20 23820 23820 23820 238
Средняя стоимость электроэнергии, сантим/(кВт•ч)14,2714,3814,4613,65
Примечание: Обменный курс доллара к франку непостоянный. Приблизительный коэффициент перевода можно получить исходя из предположения, что один доллар США приблизительно равен одному евро. Евро и франк имеют фиксированное отношение: 1 евро равен 6,55 франкам. Один сантим равен 0,15 цента.

Из этих результатов можно сделать несколько выводов. Ясно, что без репроцессинга экономическая ситуация во Франции была бы лучше. Разница в величине совокупных затрат между полным репроцессингом, о чем мечтает ядерный истеблишмент, и отсутствием репроцессинга достигает 165 миллиардов франков (около 25 миллиардов долларов, исходя из 6,55 франков за один доллар). В среднем по всему периоду срока службы всех реакторов (45 лет) эта разница достигает примерно 3,7 миллиардов франков в год. Однако МОХ-топливо используется только в некоторых реакторах и только в течение некоторой части срока их службы. Следовательно, разница в затратах в сценариях с полным репроцессингом и при его отсутствии из расчета на реактор, использующий МОХ-топливо, на год использования МОХ-топлива составляет приблизительно 50 миллионов долларов (включая комплексные издержки репроцессинга).

Остановка репроцессинга в 2010 г. могла бы сэкономить в совокупности почти 40 миллиардов франков (6 миллиардов долларов), тогда как увеличение повторного использования плутония с 70 до 100 % из нарабатываемого ежегодно UO2-отработанного топлива стоила бы дополнительно 17 миллиардов франков (2,6 миллиарда долларов). К сожалению, цифры по прекращению репроцессинга в 2001 или 2002 г. не приводятся. Однако результаты экстраполяции приведенных данных указывают на то, что можно было бы сэкономить значительно больше.

Анализ материальных балансов

В табл. 3 приведены данные по прогнозируемым запасам плутония и америция в тоннах к концу срока службы реакторов, который предположительно составляет 45 лет.

Таблица 3: Количества плутония и америция
в не прошедшем репроцессинг отработанном топливе (UO2 и МОХ),
нарабатываемом при различных схемах репроцессинга во Франции
Сценарий
S4 (конец репрцессинга в 2010 г.)
S5 (70%-й репроцессинг)
S6 (полный репроцессинг)
S7 (отсутствие репроцессинга)
Конечные запасы плутония и америция, т
602
555
514
667
Примечание: Вклад америция в указанные количества составляет несколько процентов.

Следовательно, если сравнивать сценарий с максимальным репроцессингом и сценарий без репроцессинга, запас плутония сократится только на 153 т (S6 в сравнении с S7) - около 23 %. Разница в запасах плутония при сценарии с постепенным сворачиванием репроцессинга к 2010 г. и при сценарии с полным репроцессингом еще меньше - 15 %. Причины, по которым репроцессинг так мало влияет на запасы плутония, следующие:

  • Отработанное МОХ-топливо все еще содержит большое количество остаточного плутония.
  • Во Франции накопились запасы плутония, выделенного за длительный период, когда еще не было реакторов, использующих МОХ-топливо, или их было очень мало7. Франция не обладает достаточным запасом реакторных мощностей, чтобы использовать этот накопленный запас. Более того, хранящийся в течение длительного времени плутоний содержит америций-241, сильный гамма-излучатель, получающийся в результате распада плутония-241. Его присутствие опасно для работников, и до того, как начать изготовление МОХ-топлива, потребуется удалить его из плутония.
  • Планы Франции по использованию больших объемов плутония в реакторах-размножителях развалились из-за серьезных технических проблем и очень больших затрат на программу реакторов-размножителей. Звезду этой программы - Суперфеникс, до настоящего времени крупнейший реактор-размножитель в мире, Франция остановила навсегда задолго до первоначального намеченного срока.
  • Часть плутония в отработанном топливе Франция не планирует выделять, поскольку без вовлечения этого плутония в программу по трансмутации она не сможет его использовать8.

Выводы IEER

Отчет Шарпина позволяет общественности впервые детально ознакомиться с официальными данными по репроцессингу и использованию МОХ-топлива во Франции. Выводы, сделанные в нем, явно указывают на путь в сторону более раннего прекращения репроцессинга, поскольку никакие важные проблемы в области энергетики и обращения с радиоактивными отходами не могут быть решены с его помощью. По-видимому, быстрое сворачивание репроцессинга и, соответственно, прекращение использование МОХ-топлива может оказаться в экономических интересах Electricite de France, которая, как и все другие энергетические компании, сталкивается с наступлением эры отмены государственного регулирования и установлением конкуренции. Компания, которая, вероятно, будет против такой политики, это Кожема - в основном государственная компания, в чье ведение входят все предприятия по репроцессингу и изготовлению МОХ-топлива во Франции.

Энергетика и Безопасность № 16
Энергетика и Безопасность | (англиский вариант)
IEER
Институт исследований энергетики и окружающей среды

Ваши вопросы и замечание посылайте координатору по международным свазям: michele@ieer.org
Такома Парк, Мэриланд США

2001 г. (Английский вариант издания был опубликован в феврале 2001 г.)

Опубликобана в Интернете в августе 2001 г.

Источники
  1. Например, см. документальный фильм «Ядерная реакция», показанный по PBS 15 апреля 1997 г.
  2. Сегодняшнее французское правительство представляет собой коалицию из пяти партий левой ориентации, включая социалистическую партию и партию зеленых. Министерство окружающей среды возглавляет член партии зеленых Доминик Войнет.
  3. Jean-Michel Charpin, Benjamin Dessus and Rene Pellat, Etude economique propective de la filiere electrique nucleaire, La Documentation francaise, July 2000. доклад можно найти на французском в Интернете: http://www.plan.gouv.fr.
  4. Комиссия по планированию подчиняется премьер-министру. В ее задачу входит помощь в выборе направлений решения экономических и социальных вопросов путем предоставления экспертных исследований.
  5. НЦНИ связан с правительством и имеет отделения в разных районах Франции. Он проводит исследования во многих областях, включая физические и биологические науки, здравоохранение, а также экономику и общественные науки.
  6. Один тераватт равен одному триллиону ватт (1012 или 1 000 000 000 000 ватт).
  7. К концу 1996 г. эти накопленные запасы составляли приблизительно 35 т. Если включить зарубежный плутоний, то эта величина возрастает до почти 65 т.
  8. Краткое содержание аналитической работы IEER по трансмутации как методу обращения с радиоактивными отходами (включая проблемы охраны окружающей среды, обращения с отходами, стоимости и ядерного нераспространения) можно найти в ЭБ, № 13, 2000 г. или в Интернете по адресу http://www.ieer.org/ensec/no-13/no13russ/transmut.html.