Утилизация оружейных ядерных материалов: проблемы и перспективы

На саммите по ядерной безопасности, состоявшемся в Москве в апреле 1996 года, президент РФ Борис Ельцин заявил, что в связи с процессом сокращения ядерных вооружений в России из оборонной программы будет высвобождено 500 тонн высокообогащенного урана (ВОУ) и около 50 тонн оружейного плутония. Впоследствии эта позиция РФ официально подтвердилась в заявлении президента РФ на 41-й сессии Генеральной конференции МАГАТЭ в сентябре 1997-го. Высвобождение такого огромного количества оружейных материалов поставило на повестку дня вопрос их утилизации.

В соответствии с российско-американским соглашением от июля 1998 года был создан совместный руководящий комитет для координации научно-технических работ по вопросам утилизации излишков оружейного плутония, а для оценки стоимости утилизации сформирована совместная рабочая группа.

Теория и практика

С самого начала российский подход к утилизации излишков оружейного плутония основывался на двух ключевых положениях:

— плутоний является ценным энергетическим ресурсом. В контексте принятой в России концепции закрытого ядерного цикла приоритет в способе утилизации плутония должен быть отдан его использованию в ядерном топливе энергетических реакторов;

— поскольку утилизация плутония связана со значительными финансовыми расходами, для ускорения процесса США и другие страны должны обеспечить финансирование полной программы утилизации в России.

Согласно подготовленному совместным комитетом соглашению между правительствами РФ и США об утилизации плутония, которое было подписано 29 августа 2000 года, каждая из сторон обязывалась утилизировать 34 тонны своего избыточного оружейного плутония путем его использования в МОКС-топливе с последующим облучением в энергетических реакторах. Соглашение предусматривало синхронизацию программ утилизации сторон (начало утилизации, ее темп и др.). Выполнение российской программы утилизации предполагало предоставление финансовой помощи со стороны США и ряда других западных стран. Стоимость российской программы утилизации на момент подписания соглашения оценивалась в 1,8 млрд. долларов.

Планировалось, что практическая реализация соглашения начнется во второй половине 2009 года, а полностью программы утилизации будут закончены в 2025-м. В России для облучения МОКС-топлива предполагалось использовать реактор на быстрых нейтронах БН-600 и четыре легководных реактора ВВЭР-1000 Балаковской АЭС, в США – легководные реакторы.

Практическая реализация соглашения с самого начала столкнулась с серьезными трудностями. К ним следует отнести разные подходы сторон к вопросам гражданской ответственности за причиненный ущерб и финансирования программы утилизации. С подписанием в сентябре 2006 года протокола, обеспечивающего паритетность сторон во всех аспектах, связанных с реализацией соглашения, проблема гражданской ответственности была снята, однако с финансированием российской программы все оказалось сложнее.

В результате переговоров по подготовке договоренности об источниках и механизмах финансирования суммарный донорский фонд со стороны США и других стран «Восьмерки» к концу 2005 года составил около 850 млн. долларов. В то же время оценка совокупной стоимости российской программы утилизации к тому времени выросла с 1,8 до четырех миллиардов долларов. В апреле 2007 года американская сторона уведомила Россию, что сумма донорского вклада в 850 миллионов долларов является окончательной.

В сложившихся условиях финансирование программы из бюджета России было признано нецелесообразным, так как утилизация плутония путем его использования в МОКС-топливе легководных реакторов не соответствовала долгосрочной стратегии развития ядерной энергетики страны. В этой связи отсутствие внешнего финансирования вело по существу к денонсации соглашения.

Ввиду того, что отказ от выполнения соглашения мог бы негативным образом повлиять как на российско-американские отношения, так и на отношения России с другими странами, Росатом инициировал рассмотрение такого изменения сценария программы утилизации плутония в нашей стране, которое соответствовало бы российским планам развития ядерной энергетики и было бы приемлемым для обеих сторон.

В итоге проведенных в 2007 году консультаций американская сторона согласилась с предложениями по реализации российской программы утилизации избыточного плутония. В ноябре 2007-го министр энергетики США Самуэль Бодман и руководитель Федерального агентства по атомной энергии РФ Сергей Кириенко подписали совместное заявление, касающееся нового плана утилизации 34 тонн избыточного плутония. Согласно этому документу утилизация российского плутония оружейного качества будет осуществляться путем его использования в качестве МОКС-топлива с последующим облучением в реакторе на быстрых нейтронах БН-600, который в настоящее время эксплуатируется на Белоярской АЭС, и в реакторе БН-800, строящемся на этой же площадке.

В последующих после подписания заявления консультациях представители США и России согласовали изменения в межправительственном соглашении 2000 года. Измененное соглашение, отражающее новую интерпретацию соответствующих технических вопросов и прочие изменения, необходимые для осуществления сотрудничества, подписано в 2010-м и вступило в силу в июле 2011 года.

В соответствии с измененным соглашением каждая из сторон обязалась приступить к утилизации 34 тонн избыточного оружейного плутония (25 тонн в форме металла и 9 тонн в виде диоксидного порошка) в 2018 году и завершить процесс через 15 лет. Обе стороны предполагали использовать одинаковый метод утилизации, а именно использование всех 34 тонн для производства МОКС-топлива.

Вступление в силу измененного соглашения позволяло надеяться, что запущенные параллельно национальные программы утилизации плутония при условии их стабильного долгосрочного финансирования завершат создание необходимой промышленной инфраструктуры в 2016–2017 годах и каждая из сторон начнет перевод избыточного оружейного плутония в МОКС-топливо и его облучение в реакторах.

Однако ход дальнейших событий опроверг такие прогнозы. В 2012-м в США возобновились дискуссии об использовании альтернативных методов утилизации. Для выработки соответствующего решения Министерством энергетики США была сформирована экспертная группа. До предоставления доклада этой группой, которое ожидается в начале 2014 года, строительство американского завода по производству МОКС-топлива приостановлено.

Состояние программы в России и США

Российский исполнительный агент по соглашению – Росатом успешно реализует национальную программу, не внося в нее каких-либо корректив принципиального характера. Продолжаются активные работы по сооружению реактора БН-800 на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (город Заречный Свердловской области), энергетический пуск которого намечен на сентябрь 2014 года.

В НИИ атомных реакторов (город Димитровград Ульяновской области) в тестовом режиме запущен химико-технологический комплекс по изготовлению МОКС-топлива для обеспечения стартовой загрузки реактора БН-800. Стоимость объекта – 1,7 миллиарда рублей. В декабре 2013-го началась загрузка гибридного (уранового и МОКС) топлива в активную зону реактора, что, безусловно, свидетельствует о существенном продвижении программы. С вводом в 2016 году в строй завода по производству МОКС-топлива на горно-химическом комбинате (ГХК) в городе Железногорске (Красноярский край) реактор БН-800 будет полностью переведен на использование МОКС-топлива. Проектная стоимость завода – семь миллиардов рублей.

Необходимо отметить, что применение быстрых реакторов для утилизации оружейного плутония имеет некоторые особенности. В первую очередь это возможность нарабатывать новый плутоний, качество которого при использовании боковых урановых экранов активной зоны может даже превосходить качество оружейного плутония. Именно по этой причине статья VI соглашения устанавливает запрет на переработку облученного топлива и экранов в течение всего процесса, вплоть до полной утилизации 34 тонн избыточного оружейного плутония.

Согласно последним данным Национальной администрации США по ядерной безопасности (НАЯБ) первичная оценочная стоимость сооружаемого в ядерном центре Саванна Ривер (штат Южная Каролина) завода по производству МОКС-топлива выросла с 4,8 миллиарда долларов до 7,7 миллиарда, а планируемый срок его ввода в эксплуатацию перенесен с 2016 на 2019 год, причем в строительство объекта уже вложено 3,7 миллиарда долларов.

Принимая во внимание данное обстоятельство, а также с учетом введенного в 2013 году бюджетного секвестра (в том числе сокращения оборонных расходов на 454 миллиарда долларов в период до 2021-го) администрация США зафиксировала в сопроводительном письме к апрельскому бюджетному запросу Министерства энергетики в конгресс на 2014 финансовый год положение о намерении замедлить темпы строительства МОКС-завода, а также рассмотреть альтернативные, менее затратные методики утилизации плутония.

Во исполнение указанной директивы финансирование НАЯБ в 2014 финансовом году в части, касающейся сооружения МОКС-завода, урезано на 115 миллионов долларов по сравнению с 2012-м, когда было выделено 435 миллионов. Более того, каких-либо средств на эти цели в 2015–2018 годах вообще не предусмотрено.

Стремясь нейтрализовать возникшие в экспертном сообществе слухи о том, что предпринятые администрацией шаги фактически аннулируют российско-американскую договоренность по плутонию, первый заместитель министра энергетики Даниэль Понеман заявил в интервью, что США не отказываются от утилизации избыточного оружейного плутония, однако хотели бы решить эту задачу оптимальным как в финансовом, так и в технологическом смысле образом, о чем он уже проинформировал российских коллег.

В прошлом году по указанию министра энергетики Эрнеста Мониза была создана экспертная группа, занимавшаяся анализом альтернативных методов утилизации плутония. Она должна была представить свои заключения в январе 2014-го с тем, чтобы использовать их при подготовке бюджетного запроса НАЯБ на 2015 год. Срок подачи в конгресс – февраль.

Американские эксперты рассмотрели порядка тридцати вариантов и, в конечном счете, остановились на трёх опциях:

— иммобилизация (остекловывание) оружейного плутония совместно с высокоактивными долгоживущими радиоактивными отходами и размещение получаемой массы в спецконтейнерах по так называемой технологии can-in-canister. В начале процесса производится иммобилизация порошка плутония в малогабаритных стеклянных или керамических банках, размещаемых далее в специальных контейнерах общей вместительностью до28 кг каждый, в которые в свою очередь заливается стекломасса в смеси с радиоактивными отходами.

По мнению экспертов, вышеописанный процесс остекловывания можно было бы организовать на строящемся в Саванна Ривере МОКС-заводе (эксплуатационная готовность объекта на сегодня составляет 60 процентов) после внесения незначительных изменений в его дизайн. Можно было бы использовать площадку этого центра для временного хранения спецконтейнеров до ввода в строй постоянного хранилища.

По предварительной оценке, подобный подход сулит значительную экономию средств, поскольку в данном случае исключаются такие затратные технологические этапы, как очистка порошка плутония от примесей и изготовление тепловыделяющих сборок для реакторов, что характерно для процесса утилизации плутония через облучение в МОКС-топливе.

— иммобилизация плутония без подмешивания радиоактивных отходов. В данном случае речь идет об иммобилизации порошка плутония в керамических матрицах и их последующем размещении в скважинах глубиной от 3 до5 километров, что должно затруднить несанкционированный доступ к ядерному оружейному материалу;

— размещение избыточного плутония в принадлежащем Министерству энергетики США пилотном хранилище радиоактивных отходов (Waste Isolation Pilot Plant – WIPP) на юго-востоке штата Нью-Мексико (представляет собой ряд полостей, вырытых в солевых отложениях на глубине650 метров). Какого-либо радиационного барьера против потенциальных злоумышленников этот вариант не предусматривает.

Все перечисленные варианты противоречат статье III межправительственного соглашения, которая определяет единственный метод утилизации – облучение в энергетических реакторах. Два последних варианта не соответствуют стандарту отработавшего топлива. В этой связи отход от одного из принципиальных положений соглашения вряд ли найдет положительный отклик у российских экспертов, которые всегда утверждали, что реальная утилизация оружейного плутония возможна только при облучении плутония в МОКС-топливе энергетических реакторов, обеспечивая необратимый вывод этого материала из оружейной программы.

Предлагаемые же американцами иные подходы не исключают вероятности намеренного или несанкционированного извлечения оружейного плутония из мест его хранения и повторного использования в оружейных целях.

Американское влияние

Какими бы ни были решения американской администрации относительно методики выполнения национальной программы утилизации избыточного оружейного плутония, они вряд ли повлияют на ход утилизации плутония российской стороной. Федеральная целевая программа России «Ядерные энергетические технологии нового поколения на период 2010–2015 и до 2020 года» предусматривает использование реакторов на быстрых нейтронах со смешанным уранплутониевым топливом, и утилизация оружейного плутония встроена в эту программу.

Вопрос в том, как американские решения отразятся на судьбе соглашения и смогут ли стороны найти взаимоприемлемые решения для его сохранения.

Можно предположить, что даже в случае отказа американцев от утилизации плутония ранее согласованным методом облучения стороны постараются сохранить соглашение. Это обусловлено в первую очередь стремлением избежать тех негативных политических последствий для процесса сокращения ядерных вооружений и режима нераспространения, которые могут возникнуть в случае прекращения его действия.

Очевидно, что при выработке такой договоренности должны учитываться нынешние реалии, которые существенно отличаются от существовавших 20 лет назад, когда был поставлен вопрос о необходимости утилизации высвобождаемых оружейных ядерных материалов.

Основным побудительным мотивом утилизации излишков оружейного плутония являлось исключение рисков его возможного хищения и незаконного оборота, обусловленное беспокойством относительно недостаточно надежной системы хранения оружейных ядерных материалов (ОЯМ) в России. Однако положение с их хранением за последние 15 лет кардинально изменилось.

На комбинате «Маяк» и ГХК построены современные хранилища большой емкости, оборудованные современными техническими системами физической защиты, разработана и введена в действие современная государственная система учета и контроля ядерных материалов. Методы обучения и аттестации обслуживающего персонала приведены в соответствие с современными требованиями. Осуществление в РФ всех этих мер по существу свело к минимуму риски хищения и незаконного оборота ОЯМ.

Необходимость придания процессу сокращения ядерных вооружений необратимости являлась дополнительной мотивацией утилизации излишков. Однако в результате проведенных в последние два десятилетия сокращений уровень ядерных вооружений снизился во много раз и декларированные излишки оружейного плутония никак не могут создавать основу для обратимости этого процесса. Максимально возможное количество боезарядов у каждой из сторон ограничивается загрузочной способностью средств их доставки. Иметь боезаряды в количестве большем, чем возможно разместить на средствах доставки, вряд ли имеет смысл.

Как известно, в соответствии с действующим Договором об ограничении стратегических вооружений число носителей у каждой из сторон к концу 2018 года не должно превышать 700. Для Соединенных Штатов с учетом максимально возможной загрузки носителей потребное количество боезарядов – около четырех тысяч, что немного меньше имеющегося у них в настоящее время. По экспертным оценкам, для содержания такого арсенала необходимо не более 20 тонн плутония.

Учтем также, что даже за вычетом объявленных излишками 34 тонн в арсеналах каждой из двух ядерных держав остается более 50 тонн оружейного плутония – этого количества достаточно для производства 12 500 боезарядов. В этом контексте становится очевидным, что утилизация декларированных излишков плутония не является определяющим фактором, влияющим на необратимость сокращения ядерных вооружений, и в большей степени имеет символический характер.

Учитывая это, России можно соглашаться с любым из способов утилизации, которые США посчитают для себя приемлемыми. Взамен российская сторона вправе потребовать отказа от положения соглашения, запрещающего переработку отработавшего топлива и экранов до полной утилизации 34 тонн избыточного плутония.

Более того, принимая во внимание представление многих американских экспертов об эквивалентности оружейного и реакторного плутония для целей ядерного оружия, российская сторона могла бы также настаивать на увеличении доли утилизируемого плутония в виде диоксидного порошка. Это дало бы России возможность включить в процесс утилизации часть из 48 тонн гражданского плутония, полученного в результате переработки отработавшего топлива АЭС и хранящегося на комбинате «Маяк».

Другой принцип соглашения – параллелизм, или иными словами – выполнение соглашения обеими сторонами синхронным образом, также может быть подвергнут ревизии. Однако отказ от этого принципа возможен, если при этом не возникнут трудности для разработки и осуществления мер международного контроля за процессом утилизации. Представляется, что в случае отказа США от ранее согласованного метода облучения сохранение и реализация положения соглашения о мониторинге и инспекциях не будут приоритетными для российской стороны.

В контексте возможного вовлечения других ядерных стран в процесс сокращения ядерных вооружений сохранение этого положения является важным, так как дает возможность отработать методы и практику осуществления международного контроля утилизации ядерных материалов.

/Анатолий Дьяков, главный научный сотрудник Центра по изучению проблем контроля над вооружениями, энергетики и экологии;
Владимир Рыбаченков, ведущий научный сотрудник Центра по изучению проблем контроля над вооружениями, энергетики и экологии, vpk-news.ru/