TOWARDS SAFE NUCLEAR ENERGY

Р.М. Яковлев, И.А. Обухова

Abstract


2 Saint-Petersburg State Forest Technical University, Saint Petersburg, Russia Two planetary-scale catastrophes in Chernobyl and Fukushima and numerous other accidents related to nuclear power industry pose significant risks to the biosphere. All reactors and spent nuclear fuel (SNF) stores at nuclear power stations are highly hazardous because of enormous amounts of radionuclides accumulated in SNF and prone with being realized upon emergency situations possible because of very different and thus unpredictable reasons. Among currently operating reactors, the most dangerous are high-power channel-type units (HPCT) similar to those of Chernobyl. High hazards are associated with mixed uranium-plutonium oxide (MOX) fuels, which is used in a few reactors at present; however, its use is expected to advance. The production of such fuel is prone with environmental poisoning with plutonium. Especially dangerous is the possibility to use MOX fuel “dirty” nuclear weapons. Even more dangerous for the environment are reactors based on fast neutrons, which consume nuclear fuels based on plutonium, which is required at a 20-tons amount for fuel cycle circuiting. Upon an accident, plutonium compared with cezium-137 can be thousands times more dangerous for humans and the environment. Besides that, any isotopes of plutonium are suitable for making nuclear explosives. The availability of plutonium increases with the increasing spread of nuclear energy plants. The environmental and terroristic risk associated with nuclear energy may be decreased by transition from uranium-plutonium to thorium-uranium fuels. The composition of a liquid thorium-uranium fuel may be controlled in the active zone of a reactor by removing or accumulating of volatile and gaseous products, and the fuel may be poured out of a reactor upon an emergency. Low-power reactors may be used to initiate the transition. Meanwhile, large- scale nuclear power production should be reduced by discontinuing the operation of all HPCT reactors possibly sooner because of the high hazards discussed in the present paper.

Keywords


International Atomic Energy Agency (IAEA), nuclear power stations, fuel element, fuel circuiting, spent nuclear fuel, Institute for Safe Development of Nuclear Energetics, maximum permissible dose of outer and inner irradiation, high-power channel-type reactor, uranium- plutonium fuel cycle, thorium-uranium fuel cycle, nuclear nonproliferation, mixed uranium-plutonium oxide fuel, fast neutron-based reactor, liquid-salt solution.

References


Адамов ЕО, Балашов ЛА, Ганев ИХ, Зродников ИВ, Кузнецов АК, Лопаткин АВ, Мастепанов АМ, Орлов АВ, Рачков АВ, Смирнов АС, Солонин МИ, Ужанова ВВ, Черноплеков НА, Шаталов ГГ. Белая книга ядерной энергетики. М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ; 2001.

Бабаев НС, Демин ВФ, Ильин ЛА. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. М.: Энергоатомиздат; 1984.

Булаков ЛА. Проблемы токсикологии плутония. М.; 1969.

Кесслер Г. Ядерная энергетика. М.: Энергоатомиздат; 1986.

Климов АН. Ядерная физика и ядерные реакторы. М.: Энергоатомиздат; 1985.

Копчинский ГА, Штейнберг НА. Чернобыль. Как это было. СПб.: Наука; 2011.

Кузякин ЮИ, Яковлев РМ. Транспортная жидкосолевая реакторная установка. В кн.: Сборник докладов научно-технической конференции «Корабельная ядерная энергетика – взгляд в XXI век» (Ч. 1). Нижний Новгород: ОКБМ; 2001.

Магилл И, Хэмилтон Д, Лютценкирхен К, Туфан М, Тамборини Г, Вагнер В, Берту В, фон Цвайдорф А. Последствия события радиологического рассеивания с ядерными и радиоактивными источниками. Наука и всеобщая безопасность. 2007;15(2):12-21.

Медведев ГУ. Чернобыльские тетради. В кн.: Ядерный загар. М.: Книжная Палата; 1990.

Миронова НИ, ред. Плутониевая экономика: выход или тупик. Плутоний в окружающей среде. Челябинск; Челябинский дом печати, 1998.

Петров ЭЛ, Суглобов ДН, Яковлев РМ. Реактор- 2020. Атомная Стратегия XXI. 2006;(8):24.

Римский-Корсаков АА. Две аварии. Атомная стратегия ХХI. 2011(53):20-5.

Рылов МИ, Тихонов НА. В мире дозообразующих нуклидов. СПб.: Межотраслевой экспертно- сертификационный центр ядерной и радиационной безопасности; 2011.

Рылов МИ, Тихонов МН. Ядерные энергетические установки: постижение реальности. Экология и атомная энергетика. 2008;1(22):76-81.

Сергеев ЮН, Кулеш ВП. Проблемы цикличного и стационарного развития цивилизации в глобальных моделях. Биосфера. 2017;9:13-47.

Суглобов ДН, Яковлев РМ, Мясоедов БФ. Торий- урановый топливный цикл для тепло- и электроэнергетики. Радиохимия, 2007;49(5):385-92.

Тихонов МН, Муратов ОЭ. Катастрофы как источники потери устойчивости национальных государств. В кн.: Проблемы риска в техногенной и социальных сферах. СПб.: Изд-во СПбГПУ; 2007. с. 119-30.

Феоктистов ЛП. Оружие, которое себя исчерпало. М.: Воскресенье; 2003.

Яблоков АВ, Нестеренко ВБ, Нестеренко АВ. Чернобыль: последствия катастрофы для человека и природы. СПб.: Наука; 2011.

Яковлев РМ. О реакторах нового поколения. Атомная Стратегия ХХI, 2005;(4):20-1.

Яковлев РМ, Данилевич ЯБ, Игнатьев МБ, Суглобов ДН. Атомная энергетика без плутония и Чернобыля. Мир и Согласие. 2008;(2):58-64.

Яковлев РМ, Петров ЭЛ, Тихонов МН, Муратов ОЭ. Решение проблем ядерной энергетики в стратегии уран-ториевого топливного цикла. Атомная Стратегия ХХ1, 2007;(5):15-3.

Adamov EO, Balashov LA, Ganev IKh, Zrodnikov IV, Kuznetsov AK, Lopatkin AV, Mastepanov АМ, Orlov АV, Rachkov AV, Smirnov АS, Solonin МI, Uzhanova VV, Chernoplekov NA, Shatalov GG. Belaya Kniga Yadernoy Energetiki. Moscow; 2001. (In Russ.)

Babayev NS, Demin VF, Ilyin LA. Yadernaya Energetika, Chelovek i Okruzhaуuschaya Sreda. Moscow: Energoatomizdat, 1984. (In Russ.)

Bulakov LA. Problemy Toksikologii Plutoniya. Moscow; 1969. (In Russ.)

Kessler G. Yadernaya Energetika. Moscow: Energoatomizdat; 1986. (In Russ.)

Klimov AN. Yadernaya Fizika i Yadernye Reaktory. Moscow: Energoatomizdat; 1985. (In Russ.)

Kopchinskiy GA, Shteynberg NA. Chernobyl. Kak Eto Bylo. Saint Petersburg: Nauka; 2011. (In Russ.)

Kuziakin YuI, Yakovlev RM. Transportable liquid- salt reactor plant. In: Korabelnaya Yadernaya Energetika – Vzglyad v XXI Vek. Chast 1. Nizhniy Novgorod: OKBM; 2001. (In Russ.)

Magill J, Hamilton D, Lutzenkirchen K, Tufan M, Tamborini G, Wagner W, Berthou V, von Zweidorf A. Consequences of a radiological dispersal event with nuclear and radioactive sources. Science & Global Security 2007:15(2):107-32.

Medvedev GU. Chernobyl Notebooks. In: Yaderny Zagar. Moscow: Knizhnaya Palata; 1990. (In Russ.)

Mironova NI, editor. Plutonievaya Ekonomika: Vykhod Ili Tupik. Plutoniy v Okruzhayushchey Srede.

Petrov EL, Suglobov DN, Yakovlev RM. Reac 30 tor-2020, Atomnaya Strategiya XXI, 2006;(24). (In Russ). Chelyabinsk; Chelyabinskiy Dom Pechati, 1998. (In Russ.)

Rimskiy-Korsakov AA. Two accidents. Atomnaya Strategiya ХХI. 2011(53):20-5. (In Russ.)

Rylov MI, Tikhonov NA. V Mire Dozoobrazuyuschikh Nuklidov. Saint Petersburg; Mezhotraslevoy Ekspertno-Sertifikatsionniy Tsentr Yadernoy i Radiatsionnoy Bezopasnosti: 2011. (In Russ.)

Rylov MI, Tikhonov MN. Nuclear power plants: comprehension of reality. Ekologiya i Atomnaya Energetika. 2008;1(22):76-81. (In Russ.)

Sergeyev YuN, Kulesh VP. Cyclical and stationary modes of the development of civilization in global models. Biosfera. 2017;9:13-47.

Suglobov DN, Yakovlev RM, Miasoyedov BF. Thorium-uranium fuel cycle for heat and electric power industry. Radiokhimiya, 2007; 49(5):385- 92. (In Russ.)

Tikhonov MN, Muratov OE. Disasters as sources of national states stability loss. In: Problemy Riska v Tekhnogennoy i Socialnykh Sferakh. Saint Petersburg; SPbGPU; 2007. p. 119-30. (In Russ.)

Feoktistov LP. Oruzhie, Kotoroe Sebya Ischerpalo. Moscow: Voskresenye; 2003.

Yablokov AV, Nesterenko VB, Nesterenko AV. Chernobyl: Posledstviya Katastrofy Dlia Cheloveka i Prirody. Saint Petersburg; Nauka, 2011. (In Russ.)

Yakovlev RM. On new generation reactors. Atomnaya Strategiya XXI. 2005;(4):20-1. (In Russ.)

Yakovlev RM, Danilevich YaB, Ignatyev MB, Suglobov DN. Nuclear power without plutonium and Chernobyl. Mir i Soglasiye. 2008;(2):58-64. (In Russ.)

Yakovlev RM, Petrov EL, Tikhonov MN, Muratov OE. The solution of nuclear power problems is in the strategy of the uranium-thorium fuel cycle. Atomnaya Strategiya ХХI, 2007;(5):5-13. (In Russ.)

Nuclear Regulatory Commission, Special Inquiry Group. Three Mile Island – A Report to the Commissioners and to the Public, Volume 1. US Nuclear Regulatory Commission; 1980.

Suglobov DN, Barbanel YuA, Rodionov YuI, Yakovlev RM. Radiochemical problems of thorium-uranium fuel cycle operating as a molten salt reactor. In: Abstr 10th International Seminar on Advanced Nuclear Fuel Cycle for the XXI Century, 24–27 September 2007, p. 91. Nizhny Novgorod, Russia.

Yakovlev RM, Kusiakin YuI, Suglobov DN, Rodionov YuI. MSR of average and low power with the lengthened campaign. In: Abstr 10th International Seminar on Advanced Nuclear Fuel Cycle for the XXI Century, 24–27 September, 2007, p. 94. Nizhniy Novgorod, Russia.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v9i2.354

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"