A COP28 konferenciát megelőzően a NAÜ kiadta a „Nuclear Technology Review – 2023” című jelentést, amely bemutatja a 2022-ben történt legfontosabb eseményeket és azokat a trendeket, amelyek az ügynökség szakértői szerint a jövőben meghatározzák a globális nukleáris ipar fejlődését.

Az összefoglaló összesen 26 tételt mutat be a kulcsfontosságú események és trendek kapcsán. Mi a legjelentősebbekre és legérdekesebbekre összpontosítunk.

A nukleáris kapacitás növekedése

A NAÜ az elmúlt két évben emelte a globális nukleáris ipar fejlődésére vonatkozó előrejelzését. Az optimista előrejelzés szerint a világ atomerőműveinek beépített kapacitása 2050-re elérheti a 873 GW-ot. Ez 10 százalékkal magasabb, mint a tavalyi forgatókönyvben szereplő érték. Így a nukleáris energia részesedése a globális energiakosárban a jelenlegi 9,8 százalékról 14 százalékra nőhet. Ahhoz, hogy az előrejelzés valóra váljon, a hosszú távú üzemmódra történő széles körű átállásra van szükség, ami a meglévő reaktorok élettartamának meghosszabbítását jelenti, valamint közel 600 GW új nukleáris termelőkapacitás létesítését a következő 30 évben.

A Roszatom jelentős mértékben hozzájárul e cél eléréséhez. Az állami vállalat hét országban 22 erőművi blokkot épít. A projektportfólió összesen 33 egységet foglal magában 10 országban. Az állami vállalat 18 év alatt 18 nagy teljesítményű blokkot épített, ebből kilencet Oroszországon kívül. Idén üzemanyagot szállítottak au épülő törökországi Akkuyu Atomerőműbe és a bangladesi Ruppur Atomerőműbe.

A tanulmány szerint az új nukleáris kapacitások építését a nukleáris projektek finanszírozásának nehézségei akadályozzák. Vannak azonban pozitív fejlemények: 2022-ben az atomenergia bekerült az Európai Unió és más országok fenntartható finanszírozási taxonómiájába. Összességében az ügynökség úgy látja, hogy javul a politikai döntéshozók hozzáállása az atomenergiához, mivel az atomenergia hozzájárul az alacsony szén-dioxid-kibocsátású, stabil villamosenergia-ellátáshoz. Törökország és Egyiptom, ahol a Roszatom atomerőműveket épít, a Párizsi Megállapodással összhangban a szén-dioxid-mentes jövőhöz való nemzeti hozzájárulásaik közé sorolták az atomenergiát.

Kis teljesítményű atomerőművek

A NAÜ által azonosított egyik jelenlegi tendencia a kisléptékű nukleáris energiatermelés iránti érdeklődés. „A kis teljesítményű atomerőművek a vízhűtéses nagy teljesítményű reaktorokkal együtt várhatóan a kapacitásbővítések nagy részét teszik majd ki a következő három évtizedben.” – áll a jelentésben.

A Roszatom a világon elsőként helyezett üzembe úszó atomerőművet, a Lomonoszov akadémikus úszó atomerőművet, és további három kis teljesítményű úszó atomerőmű projektjének megvalósítását kezdte meg. Az első négy úszó atomerőmű a Baimszki Bányászati és Feldolgozó Üzem áramellátását biztosítja. A második egy szárazföldi kis teljesítményű atomerőmű lesz Jakutföldön. E projektekhez a RITM-200-as reaktorok különböző modifikációt használják majd. Ezenkívül a Roszatom a Shelf-M reaktoron alapuló kis teljesítményű atomerőmű építésén dolgozik a Szovinoje lelőhely és a szomszédos területek energiaellátására. A Roszatomnak összesen mintegy tucatnyi terve van a fejlesztés különböző szakaszaiban kis teljesítményű atomerőművekhez kapcsolódóan. A Roszatom aktívan tárgyal különböző országok kormányaival, különösen Mongóliával és Mianmarral kis teljesítményű atomerőmű építéséről.

Új technológiák

A jelentés szerint a vízhűtéses reaktorok korszerű változatait egyre inkább fontolóra veszik, tanulmányozzák és építik, hogy fokozatosan bevezessék a korszerű, nagyobb hatékonyságot biztosító, félig zárt vagy zárt üzemanyagciklusokat: „Az Oroszországi Föderációban folytatódnak a szuperkritikus hűtőközeg paraméterekkel rendelkező innovatív víz-víz erőművi reaktor koncepcionális kutatásai, beleértve a gyors neutronos alkalmazásokat . A legújabb fejlesztések a kis moduláris változatokra összpontosítanak, a hangsúlyt a jobb nukleáris biztonságra, a nukleáris védelemre, a gazdaságosságra és a fenntarthatósági paraméterekre helyezik.” Emellett a Roszatom spektrális vezérlésű VVER-S reaktor fejlesztése előrehaladott állapotban van (erről a legutóbbi számban írtunk).

Az ígéretes technológiák között említik a sóoldatos reaktorokat is. A Roszatom ezen a területen is fejleszt, de nem energetikai céllal. A kutatások célja a minor aktinidák transzmutációjának tesztelése, hogy alacsonyabb aktivitású hasadóanyagokat állíthassanak elő. Ezt a sóoldatos reaktort 2030-ban tervezik üzembe helyezni.

A jelentés külön fejezetet szentel a gyors neutronos reaktoroknak. A világon öt nátriumhűtésű gyors neutronos reaktor működik: egy-egy Kínában és Indiában, valamint három Oroszországban. A Roszatom tervezi a BN-1200-as gyors neutronos reaktor építését is
1200 MW elektromos teljesítménnyel. A BN-1200-as első betonját a tervek szerint 2027-ben öntik a blokk alaptestébe. Emellett folyamatban van egy 150 MW elektromos teljesítményű, többcélú, gyors neutronos nátriumhűtésű reaktor, az MBIR kutatóreaktor építése is.

A folyékony fém hűtőközeget használó technológiák egyre nagyobb érdeklődésre tartanak számot. A Roszatom itt is élen jár – a világon elsőként építi meg a BRESZT-OD-300 ólomhűtésű gyorsneutronos kísérleti demonstrációs reaktort 300 MW elektromos teljesítménnyel.

Az atomenergia egyébú alkalmazásai

Amint a jelentésben is szerepel, a reaktortechnológiák nem villamosenergia-termelő alkalmazásai közül a legnagyobb érdeklődés a hőtermelés iránt mutatkozik – önmagában vagy a villamos energiával kapcsoltan (központi fűtés és ipari vállalatok számára hőszolgáltatás), tengervíz sótalanítás és hidrogén előállítás céljával. A Roszatom ezekkel a területekkel is foglalkozik és fejlesztéseket folytat. A csukcsföldi  Lomonoszov akadémikus úszó atomerőmű hőt is szolgáltat Pevek városának. Az Akkuyu Atomerőműben a Roszatom által tervezett és felszerelt sótalanító üzemet telepítenek a reaktorok, illetve ivóvíz- és tűzoltó víz igény kielégítésére. A Kola Atomerőműben elektrolízissel történő hidrogéntermelésre szolgáló kísérleti létesítmény beindítását tervezik. Ezenkívül a Roszatom egy 200 MW hőteljesítményű  magas hőmérsékletű gázhűtéses reaktor és egy vegyipari technológiával működő, évente mintegy 110 000 tonna hidrogén előállítására alkalmas üzem projektjét is fejleszti. Az első egység várhatóan 2032-ben épül meg.

Természetes urán

A NAÜ szakértői – akik globális előrejelzésekre hivatkoznak – úgy becsülik, hogy az urán iránti kereslet a következő öt évben az évi 160 millió font uránoxidról körülbelül 190 millió fontra fog nőni. „Az uránpiac spot árainak további emelkedésére számítva az előrejelzések szerint az atomerőművek beszerzési osztályai az uránérc-koncentrátum előre történő beszerzését fogják előnyben részesíteni, és ismét hosszú távú szerződéseket fognak kötni az uránszállítókkal. Ez az urán azonnali árának további emelkedéséhez vezethet, amely a várakozások szerint 2027-re az urán-oxid (U₃O₈) ára az eddigi  52 dollár/tonna árról 65 dollár/tonnára emelkedik – áll a jelentésben. A valóság már most felölmúlta a várakozásokat: 2023. december 4-én az urán azonnali ára 81,45 $/font volt.

„A következő öt-tíz évben várhatóan új uránbányák nyílnak meg, többek között Ausztráliában, Brazíliában, Kanadában, Mauritániában és Namíbiában. Ezen új létesítmények tervezett termelési volumene azonban nem lesz elegendő az ellátási hiány pótlására, amelyet jelenleg másodlagos forrásokból fedeznek. E tekintetben az elkövetkező években várhatóan fokozódik az uránkutatási tevékenység, többek között a hagyományos és a nem hagyományos típusú lelőhelyeken.” – jelzik a NAÜ szakértői.

A Roszatom is lelőhelyeket fejleszt és feltárási munkálatokat végez Oroszországban és Kazahsztánban, valamint projekteket visz Tanzániában és Namíbiában.

Üzemanyag

Az üzemanyag-szegmensben a NAÜ szakértői a következő tendenciákat azonosították: a meglévő nagy reaktorokban használt üzemanyag biztonságának javítása, a toleráns üzemanyag kifejlesztése, kiégési mélység és az üzemanyag dúsítottságának növelésre n irányuló kutatás, valamint az üzemanyag-ciklus meghosszabbítása az átlagos kiégési idő növelésével.

Ezenkívül az új reaktorok fejlesztése új üzemanyagok fejlesztését vonja maga után. „Az innovatív koncepciók különböző típusú nukleáris üzemanyagának előállításához <...> közepes dúsítású uránra (közepesen dúsított üzemanyag, legfeljebb 20 százalékig – a szerk.) lesz szükség” – áll a jelentésben. Az Egyesült Államok tervezi közepes dúsítású urán előállítására szolgáló létesítmények létrehozását, de jelenleg csak a Roszatom rendelkezik teljes technológiai lánccal ezen üzemanyag előállításához.

A Roszatom új üzemanyag-összetételek és szerkezeti anyagok létrehozására irányuló fejlesztéseket is végez, hogy gazdaságosabbá és biztonságosabbá tegye a nukleáris üzemanyagot. Új – különösen kompozit – fűtőelem-technológiákat is fejlesztenek a teljesítmény javítása érdekében. Idén például befejeződött a szilícium-karbid kompozit fútőelem tesztelésének első szakasza a BOR-60 kutatóreaktorban.

A kiégett nukleáris fűtőelemek (SNF) újrafeldolgozásának szegmensében egyre fontosabbá válik a speciális kezelési és újrafeldolgozási módszerek kidolgozása. A Roszatom ebben a szegmensben több területen is aktiv. A kiégett nukleáris fűtőelemekből új típusú üzemanyagokat állít elő. Ezek elsősorban urán-oxid illetve a szegényitett urán-plutónium-oxid tartalmú (MOX) üzemanyagok. A BN-800-as reaktor például már egy éve MOX-üzemanyaggal működik. Ezenkívül a Roszatom dolgozik az urán-plutónium (nitrid üzemanyag) kereskedelmi mennyiségű előállításán is.

A Roszatom fejleszti a kiegyensúlyozott nukleáris üzemanyagciklus koncepcióját is, amely magában foglalja a kiégett nukleáris üzemanyag kezelését és újrafeldolgozását az értékes összetevők kinyerésével és a legaktívabb – minor aktinidák – utóégetésével. Az utóégetés elérte a reaktorban történő tesztelési szakaszt. Decemberben a Roszatomhoz tartozó zseleznogorszki  Bányászati és Vegyi Kombinátban megtörtént az első három, minor  aktinidákat – amerícium-241-et, neptúnium-237-et tartalmazó MOX-üzemanyagkazetta minőségi átvétele. A kazettákat 2024 tavaszán helyezik majd be a belojarszki atomerőmű BN-800-as reaktorába, ahol megtörténik ezeknek a hosszú felezési idejű izotópoknak a kiégetése.  A gyors neutronok az ameríciumot és a neptúniumot fragmentumokra – könnyebb elemekre – bontják, melyeknek alacsonyabb lesz az aktivitása és a felezési ideje, mint az eredeti izotópoké volt.

A Roszatom eljárásokat, technológiákat és eszközöket fejleszt a különböző típusú kiégett nukleáris fűtőelemek és radioaktív hulladékok biztonságos kezelésére, sikeresen alkalmazva azokat a felhalmozódott készletek felszámolására. Ezt a munkát évek óta sikeresen végzik az orosz Északi-sarkvidék északnyugati részén.

A Roszatom infrastruktúrát fejleszt a radioaktív fűtőelemek és a kiégett nukleáris üzemanyag végleges elhelyezésére és foglalkozik a bányák biztonságossá tételével is. Ilyen projektet fejeztek be idén ősszel az üzbegisztáni Tabosar bányában, ahol a múlt század közepén először kezdték el a tömeges uránbányászatot a Szovjetunióban.

A Roszatom tevékenysége összhangban van a nukleáris iparági trendekkel, hanem sok esetben azok élvonalába tartozik.