 |
||
|
PWR - литиевая угроза AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 23.10.2013 Американские АЭС рискуют однажды лишиться поставок лития-7, который закупается в Китае и России. Соответствующее предупреждение сделали аудиторы главной бухгалтерской службы США (GAO, аналог Счётной палаты). Доклад по литию-7 был подготовлен аудиторами в сентябре, однако в открытый доступ он выложен только сейчас. Задержка с публикацией была связана с временной приостановкой работы государственных учреждений в Соединённых Штатах из-за бюджетного кризиса. Номер отчёта аудиторов - GAO-13-716. Литий-7 в PWR В Соединённых Штатах эксплуатируется 100 атомных блоков, из них на 65 установлены корпусные реакторы PWR. Водно-химический режим блоков с PWR требует использования гидроксида лития, обогащённого по изотопу 7Li. Кроме этого, соединения обогащённого лития применяются в деминерализаторах при очистке теплоносителя первого контура.
Использование лития, обогащённого по 7Li, а не природного лития, необходимо, так как изотоп 6Li взаимодействует с нейтроном по реакции (n;α) с образованием трития. Упрощённая схема использования лития-7 в PWR.  Производители В Соединённых Штатах литий-7 производился в качестве побочного продукта военной ядерной программы, а именно, в процессе обогащения лития по изотопу 6Li. В природном литии содержится 92,5% 7Li и 7,5% 6Li. Для обогащения использовался электрохимический процесс COLEX, основанный на большем сродстве лития-6 к ртути. На военном заводе Y-12 в 1955 году был построен цех для работы с COLEX. Цех столкнулся с рядом технологических проблем, включая отказы оборудования, отравление ртутью персонала, загрязнение ртутью окружающей среды. В 1963 году цех был остановлен, запасы лития-7 по большей части проданы коммерческим компаниям. В настоящее время в США собственное производство лития-7 отсутствует. Закупки для нужд атомной отрасли осуществляются в Китае и России. Американская сторона имеет мало информации о возможностях литиевого производства в этих государствах и их планах на будущее. В министерстве энергетики США аудиторам пояснили, что КНР и Россия получают литий-7 в рамках военных ядерных программ как побочный продукт обогащения лития по 6Li - так же, как поступали и Соединённые Штаты. По этой причине полных и точных данных о возможностях производства лития-7 в Китае и России не имеется. Аудиторы опросили представителей американской атомной отрасли и брокеров, занимающихся торговлей литием-7, а также ознакомились с документами национального управления по ядерной безопасности (NNSA). Был сделан вывод, что Китай и Россия произвели количество лития-7, достаточное для удовлетворения текущих потребностей США, которые вряд ли существенно возрастут в обозримом будущем. Однако объёмы поставок из Китая могут сократиться в связи с активным строительством в этой стране новых атомных блоков. Кроме того, КНР имеет планы по развитию жидкосолевых реакторов, для чьей эксплуатации потребуются большие объёмы лития-7. Китайские ЖСР и российские потребности Неназываемый эксперт в области реакторостроения, контактировавший с китайскими специалистами по тематике ЖСР, пояснил аудиторам, что в Китае разрабатываются два типа жидкосолевых установок, причём каждому из них потребуются для работы тысячи килограммов лития-7. Для сравнения, годовая потребность всех 65 американских блоков с PWR в литии-7 составляет примерно 300 кг. Первый из китайских ЖСР - реактор FHR, fluoride salt-cooled high temperature reactor - будет пущен в 2017 году, а второй в 2020 году. Более того, жидкосолевые реакторы требуют существенно более высокого обогащения лития по литию-7, а именно, 99,995%. В настоящее время в Китае лития-7 подобной чистоты не имеется. Китай построил небольшую лабораторию, в чьи задачи входит дообогащение китайских запасов лития-7. Функционирование лаборатории неминуемо приведёт к снижению объёмов лития-7, выставляемого китайской стороной на продажу. Более того, известно, что КНР уже приступила к закупкам лития-7 в России. Реакторный эксперт не исключил, что Китай может превратиться в чистого импортёра лития-7. В подтверждение данного тезиса, один из брокеров, работающих с литием-7, сообщил аудиторам, что в июне 2013 года ему не удалось приобрести товар у китайских компаний в виду его отсутствия. В отличие от Китая, Россия имеет малые внутренние потребности в литии-7 и может оставаться поставщиком. На российских блоках для снижения коррозионной активности H3BO3 используют гидроксид калия, а не лития.
Но так как российские возможности неизвестны, американская атомная отрасль не может быть уверена в том, что Россия сумеет заменить Китай на рынке лития-7 в случае ухода оттуда последнего. Один из брокеров сообщил аудиторам, что в июне 2013 года он столкнулся с трудностями при закупке лития-7 в России, хотя брокер не может с уверенностью сказать, чем это было вызвано - дефицитом лития-7 или иными причинами. Отсутствие беспокойства Ни одно федеральное ведомство США не является ответственным за оценки рисков, связанных с возможными перебоями в поставках лития-7. Федералы полагают, что этим должна заниматься отрасль, а не правительственные учреждения. Отрасль заверяет аудиторов, что никогда не имела проблем с поставками лития-7, и поэтому не считает необходимым принимать какие-либо меры на случай прерывания поставок. Более того, представители EPRI только недавно узнали от министерства энергетики о планах Китая по развитию ЖСР. В свою очередь, минэнерго было крайне удивлено, услышав от аудиторов, что отрасль ранее не знала о китайских планах. Министерство энергетики США в мае 2013 года завершило анализ ситуации с литием-7 и пришло к выводу о том, что никаких мер предпринимать не следует. Аудиторы нашли серьёзные ошибки в отчёте министерства. Например, DoE оценивает годовую потребность отрасли в литии-7 как 200 кг, в то время как брокеры говорят о 300 кг, опираясь на реальные данные по закупкам за последние пять лет. Кроме этого, министерство забыло в своих расчётах о том, что литий-7 используется не только для ВХР первого контура, но и в деминерализаторах. Министерство пребывает в уверенности, что у эксплуатирующих организаций создан значительный запас лития-7. Чиновники министерства признались аудиторам, что не проверяли эту информацию, а представители ЭО сообщили, что не ведут точного учёта своих запасов лития-7. В майском отчёте DoE предлагается четыре пути, которые потенциально могли бы решить проблему нехватки лития-7: - рециклирование лития-7 из деминерализаторов; - увеличение загрузки выгорающих поглотителей в топливе; - уменьшение тем или иным способом кислотности теплоносителя; - поиск альтернативных поставщиков лития-7, включая возможное восстановление производства в США. Предложения DoE были, однако, крайне скептически встречены отраслью, которая назвала их чрезмерно оптимистическими. Так, министерство уверено, что процесс рециклирования лития-7 из деминерализаторов не сопряжён с технологическими рисками и может быть освоен в течение года. Представители ЭО сообщили аудиторам, что не осведомлены о каких-либо существующих процессах рециклирования, а в институте EPRI отметили, что подобное рециклирование может быть сопряжено с большими дозовыми нагрузками на персонал. В EPRI считают, что только на разработку процесса уйдёт более года, и ещё "годы" на его доводку. Увеличение загрузки выгорающих поглотителей, по мнению DoE, может быть выполнено быстро, так как реакторы перегружаются, как правило, раз в полтора года. В ответ в отрасли напоминают, что перегрузка каждый раз является только частичной и не предусматривает полной замены активной зоны. А регуляторы из NRC добавляют, что любое новое топливо должно будет пройти сложный и долгий процесс одобрения и внедрения. Предложения аудиторов Аудиторы предложили три пути решения проблемы потенциальных рисков прерывания поставок лития-7. Первый, наиболее дешёвый - создание национального резерва лития-7 за счёт повышения объёмов импорта и очистки оставшихся запасов лития на заводе Y-12 (1300 кг лития-7, подлежащих очистке). Стоимость такого подхода можно определить, исходя из текущей цены менее 10 000 долларов за килограмм лития-7. Однако скупку следует производить аккуратно, чтобы не вызвать резкого роста цен и не нанести иного ущерба рынку. По стоимости очистки лития-7 с военного завода Y-12 известна оценка DoE по расходам на очистку первых 200 кг - 3000 долларов за килограмм. Не исключено, что очистка остальных 1100 кг обойдётся дороже. Второй путь - восстановление в США производства лития-7. На проектирование и строительство такого производства уйдёт несколько лет. Процесс COLEX не может быть использован, так как требует больших объёмов ртути - следовательно, необходимо прибегнуть к помощи новых технологий. Таковые существуют, но потребуется их адаптация под задачу обогащения лития. По оценкам представителей завода Y-12, всего на задачу создания производства, способного выдавать 200 кг лития-7 в год, понадобится пять лет и 10-12 миллионов долларов. Наконец, третий путь - снижение потребностей блоков с PWR в литии-7. Аудиторы полагают, что это может быть достигнуто за счёт рециклирования лития-7 из деминерализаторов - в этом они согласны с DoE. Следующий резерв для снижения потребностей - переход на гидроксид калия, как это принято в российских ВВЭР. Отрасль оценивает время на такой переход как 10 лет, потому что потребуется интенсивная программа изучения влияния замены на коррозионные процессы в первом контуре. Возможно также перейти на использование обогащённой по 10B борной кислоты в первом контуре. С этим предложением в отрасли не согласны - обогащённая кислота окажется намного дороже природной, а потенциальный выигрыш в снижении кислотности будет невелик. Ядерное топливо может быть модифицировано таким образом, чтобы полностью или почти полностью отказаться от использования борной кислоты - соответственно, отпадёт и потребность в добавках лития-7. Это путь к окончательному решению проблемы, но он же и самый сложный, а трудо- и финансовые затраты на его прохождение маловероятно просчитать точно. Ключевые слова: США, Россия, Китай Другие новости: Текущая статистика по энергоблокам от базы PRIS 435 блоков действует, 69 строится. АЭС "Куданкулам" подключена к национальной сети Индии Подключение первого энергоблока произведено на мощности 30%. Владельцы станции отвергли предложение подрядчиков как слишком дорогостоящее и затратное по времени. |
Герой дня 
Стефано Монти: МАГАТЭ и быстрые реакторы Помимо организации конференций и научных совещаний, мы являемся координаторами исследовательских проектов по любому аспекту. Обычно это касается научных и технических тем, предложенных странами-членами МАГАТЭ, интересующимися технологией быстрых реакторов. ИНТЕРВЬЮ
Янко Янев МНЕНИЕ
Василий Семашко 
|