Ученые предложили стратегию перехода к безопасной атомной энергетике

Российские ученые улучшили технологию переработки монацитового концентрата — минерального сырья-источника редкоземельных элементов и тория, который можно использовать в торий-урановом топливном цикле, более экологичном по сравнению с уран-плутониевым. Статья об этом исследовании опубликована в журнале Energies.

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Озёрского технологического института (ОТИ) филиала НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Российской академии наук оптимизировали технологию щелочного извлечения тория из его важнейшего источника — монацитового концентрата. Этот радиоактивный материал складируется на ГУ «Уралмонацит» (г. Красноуфимск Свердловской обл.) и содержит от 50 – 68 % редкоземельных элементов от 10 – 28 % оксида тория.

Новая технология включает в себя измельчение, щелочное «вскрытие» минерального сырья; перевод целевых компонентов в раствор с последующим разделением и очисткой урана, тория и редкоземельных элементов. Методика позволяет выделить из минерала до 90 % тория, до 90 % урана и до 100 % редкоземельных элементов.

«В отличие от уранового минерального сырья, запасы тория в России и в мире не ограничены. Переход к торий-урановому циклу в ядерной энергетике обеспечит экологически безопасное развитие отрасли, поскольку технология исключает накопление долгоживущих радиоактивных отходов. Кроме того, согласно научной литературе, при эксплуатации ториевых тепловыделяющих элементов, активную зону реактора можно уменьшить в 2 – 3 раза без потери в объемах энерговыработки, а сам реактор сможет непрерывно работать до 50 лет без перезагрузки топлива», — рассказывает автор работы Иван Тананаев.

Переход к торий-урановому топливному циклу может быть актуален, так как в Российской Федерации разворачивается программа развития атомной энергетики, которая вошла в перечень приоритетных направлений модернизации экономики. До настоящего времени ядерная промышленность России развивалась за счет эксплуатации уран-плутониевого цикла.

Торий-урановый топливный цикл также имеет ряд косвенных преимуществ. Например, добыча тория ведет к развитию промышленности редкоземельных элементов, сопутствующих ториевому минеральному сырью. Кроме того, в предлагаемой учеными технологии есть важное экологическое преимущество: побочной продукцией переработки монацита становятся фосфатные удобрения, которые можно использовать в агротехнологиях.