Разрушить монополию Росатома! США пытаются создать собственную цепочку производства HALEU

Москва, 10 янв - ИА Neftegaz.RU. Минэнерго США анонсировало очередной шаг в выстраивании цепочки внутренних поставок высокопробного низкообогащенного урана (HALEU), стремясь преодолеть монополию Росатома.
Об этом Минэнерго США объявило 9 января 2024 г.

Цепочка для HALEU

Тезисы от Минэнерго США:

• в настоящее время HALEU отсутствует в продаже у американских поставщиков.
• увеличение внутренних поставок должно стимулировать разработку и внедрение передовых модульных реакторов в США и в целом укрепить экономическую конкурентоспособность США.
• это поможет достичь цели президента Д. Байдена по 0^вым выбросам к 2050 г., повысить энергетическую безопасность, создать высокооплачиваемые рабочие места,
• передовые проекты в области атомной энергетики с использованием HALEU могут внести вклад в недавнее обещание США совместно с 21 другой страной утроить ядерную энергетику во всем мире к 2050 г.

9 января 2024 г. Минэнерго США опубликовало запрос предложений на услуги по обогащению урана для обеспечения надежных внутренних поставки топлива с использованием HALEU.
Этот тендер дополняет предыдущий запрос предложений, касающийся реконверсии урана в металл, оксид и другие формы, которые будут использоваться в качестве топлива для современных реакторов.

Напомним, что для обогащения урана на газовых центрифугах используется концентрат оксида урана (желтый кек), который переводится в газообразную форму - гексафторид урана (UF₆), а затем прогоняется через каскад центрифуг для повышения концентрации изотопа ²³⁵U.
Химико-технологический процесс превращения урансодержащих материалов в гексафторид урана называется конверсией.
После обогащения полученный газ проходит процесс реконверсии, в ходе которого ²³⁵U превращается в диоксид урана (UO₂) - порошок черного цвета, из которого уже формируются урановые таблетки, тепловыделяющие сборки и в итоге ядерное топливо (ЯТ).

Управление ядерной энергетики Минэнерго США планирует заключить 1 или несколько контрактов на производство HALEU с использованием американских мощностей по обогащению урана.
После обогащения HALEU будет находится на хранении до тех пор, пока не возникнет необходимость в его реконверсии.
В соответствии с контрактами на обогащение до уровня HALEU:

• максимальный срок действия - 10 лет,
• правительство гарантирует каждому подрядчику выполнение заказа минимальной стоимостью в 2 млн долл. США в течение срока действия контракта,
• деятельность по обогащению и хранению должна осуществляться на континентальной части США и соответствовать Закону о национальной экологической политике.

Заявки на тендер принимаются до 8 марта 2024 г.

Также Минэнерго США поддерживает еще ряд мероприятий по расширению цепочки поставок HALEU для перспективных коммерческих реакторов, включая переработку отработанного ядерного топлива из государственных исследовательских реакторов.

Зачем HALEU?

HALEU-топливо (High-Assay Low-Enriched Uranium) - продукт с содержанием ²³⁵U более 5% (используется в традиционном ядерном топливе) и менее 20% (20% - пороговое значение для мирного атома, установленное МАГАТЭ).
Такие продукты используются или будут использоваться:

• в исследовательских реакторах,
• в производстве медицинских радиоизотопов,
• в коммерческих легководных реакторах, использующих оптимизированные топливные решения (содержание ²³⁵U - 5-7%),
• в усовершенствованных реакторах нового поколения, малых модульных реакторах (до 19,75%).

Наиболее перспективным сегментом применения HALEU являются атомные станции малой мощности (АСММ).
АСММ базируются на небольших реакторах в максимальной заводской готовности, что позволит ускорить строительство и гибко подбирать мощность будущих АЭС за счет числа энергоблоков с такими реакторами.
Однако из-за малого размера активной зоны таких реакторов при использовании традиционного ЯТ потребуется слишком частая его замена, а за счет большего содержания урана в HALEU топливную сессию можно сделать более продолжительной.

У кого HALEU?

На данный момент Росатом является единственным производителем HALEU, выпускающим продукт с обогащением до 19,75% в промышленных масштабах.
Такое топливо используется в реакторах РИТМ-200, которые установлены на атомных ледоколах ЛК-60 (проект 22220), на базе этих же реакторов строятся плавучие энергоблоки (ПЭБ) для Баимского ГОКа на Чукотке.
Сухопутная модификация реактора - РИТМ-200Н - предназначена для АСММ, которая будет построена для Кючусского золоторудного месторождения в республике Саха (Якутия).
Также Техснабэкспорт (Tenex, дочка Росатома) осуществляет поставки коммерческих партий HALEU своим зарубежным покупателям для исследовательских реакторов.

Принципиальных проблем у Росатома с производством HALEU нет - мощности каскадов центрифуг, на которых во времена СССР уран обогащался до оружейного уровня выше 90%, достаточны для выпуска HALEU.
Но даже для основного топливного конкурента Росатома - европейской URENCO (Великобритания, Германия, Нидерланды), изначально ориентированной на обогащение урана до уровня обычного ЯТ - производство HALEU представляет серьезную проблему.
Потребуется проведение дополнительных исследований, прохождение процедуры лицензирования, и, непосредственно, строительство установок для производства HALEU, что выльется в значительные инвестиции и временные затраты.
Теоретически начать производство HALEU европейские производители могут через 5 лет.
В частности, Orano рассматривает возможность расширения существующего завода Georges Besse II (GB-II) во Франции, а URENCO думает о строительстве новых установок в Великобритании, в Кейпенхерсте в графстве Чешир.
Однако как и когда эти планы будут реализованы остается неочевидным.

В США ситуация с обогащением урана еще более интересная.
Изначально разработанная в США технология диффузионного обогащения урана показала низкую эффективность, заводы были закрыты, а первая попытка разработки центрифужной технологии оказалась неудачной.
Проект Американская центрифуга реализовывался в Пайктоне, шт. Огайо, но был свернут в результате перерасхода средств и невнятных результатов.
11 июня 2011 г. на заводе Американская центрифуга произошел инцидент, когда короткое замыкание на щите управления насосами привело к потере питания на части оборудования опытного каскада центрифуг, в т.ч., на диффузионных насосах.
Итогом неразберихи и действий персонала стал выход из строя нескольких центрифуг и повреждение их корпусов.
Тяжелых последствий удалось избежать только благодаря тому, что во время инцидента центрифуги не были загружены гексафторидом урана.
В 2016 г. Минэнерго США прекратило финансирование проекта Американская центрифуга и он был свернут.

В 1990^х гг. США начали активно импортировать уран из России в рамках программы Мегатонны в мегаватты (соглашение ВОУ-НОУ, прекращено в марте 2021 г.).
United States Enrichment Corporation (USEC), созданная как обогатительная урановая компания в США, была приватизирована, а в конце концов прошла процедуру банкротства.
До ноября 2023 г. собственного производства обогащенного урана в США не было (завод в г. Юнис, шт. Нью-Мексико принадлежит URENCO).

В ноябре 2023 г. возрожденная USEC, ставшая Centrus Energy, завершила 1^й этап модернизации завода в Пайктоне в рамках заключенного в 2019 г. контракта с Минэнерго США на 115 млн долл. США.
Компания запустила 16 газовых центрифуг AC100M для демонстрации технологии производства HALEU.
В 2023 г. на них удалось произвести 20 кг HALEU, но уже в 2024 г. ожидается рост до 900 кг.
При этом совокупная производительность полного каскада на заводе Centrus Energy, состоящего из 120 центрифуг, составит приблизительно 6 т/год HALEU при прогнозируемой Минэнерго США потребности более чем в 40 т/год HALEU к 2030 г.

США готовы помочь союзникам

США вместе со своими союзниками - Канадой, Францией, Японией и Великобританией - нацелены на созданию устойчивого рынка поставок урана, свободного от влияния России.
В июне 2023 г. президент США Д. Байден и премьер-министр Великобритании Р. Сунак согласовали Атлантическую декларацию, в которой США и Великобритания заявили о намерении запустить новое атомное партнерство в гражданской сфере.
Целью сотрудничества была названа поддержка критически важной отрасли чистой энергетики и противодействовать присутствию России на глобальном рынке атомной энергетики.

Вместе со своими союзниками США работают над стимулированием инвестиций государственного и частного секторов, которые позволят расширить глобальные мощности по обогащению и конверсии урана в течение следующих 3 лет.
Эти страны строят коллективные планы по мобилизации 4,2 млрд долл. США государственных расходов на развитие безопасных цепочек поставок ядерной энергии.
Недавно правительство Великобритании объявило, что инвестирует 300 млн ф. ст. (381 млн долл. США) в запуск программы получения HALEU.
Закон о снижении инфляции (IRA) предусматривает выделение администрацией США до 500 млн долл. на контракты по производству HALEU.