МОКС паливо (англ. MOX fuel, від Mixed Oxide fuel — пальне зі змішаних оксидів) — це тип ядерного палива, що містить суміш оксидів розщепних матеріалів, головним чином плутонію та урану. Воно застосовується як альтернатива звичайному низькозбагаченому урановому паливу в деяких типах атомних реакторів.

Визначення та склад

МОКС — це ядерне паливо з додаванням оксиду плутонію (PuO₂) до оксиду урану (UO₂). У стандартних варіантах плутонію може бути від ~1,5 % до ~25‑30 % масової частки, залежно від конструкції реактора й джерела плутонію. Таке паливо за властивостями близьке до традиційного уранового збагаченого пального, хоча й має відмінності у поведінці під нейтронним опроміненням.

Походження компонентів

Плутоній для МОКС може походити з двох основних джерел:

  • реакторний плутоній — утворений у звичайному урановому паливі під час експлуатації ядерних реакторів;
  • військовий плутоній — надлишки плутонію зі зняттям ядерної зброї або боєприпасів. Після вилучення плутонію (у вигляді діоксиду) його змішують з урановим діоксидом (як правило, природним або збагаченим).

Фізико‑хімічні властивості та виготовлення

МОКС складається із керамічних пелет, виготовлених із суміші порошків UO₂ і PuO₂, що пресують і синтерують (спікають при високій температурі) у тверду форму, після чого вони поміщаються в металеві трубки — тепловиділяючі елементи. Ці елементи збирають у збірки, які встановлюються у активну зону реактора.

Переваги застосування

  • Економія уранових ресурсів: дозволяє використати залишковий плутоній як додаткове джерело енергії.
  • Переробка відпрацьованого палива: сприяє закриттю ядерного паливного циклу, зменшуючи обсяги високоактивних відходів.
  • Зменшення військових запасів: може бути способом спалювання надлишкового плутонію з ядерних арсеналів.

Недоліки та проблеми

  • Питання безпеки: через вищий вміст плутонію MOX має інші властивості під час аварійних ситуацій і може вимагати додаткових заходів контролю безпеки.
  • Поширення ядерної зброї: переробка й використання плутонію викликає побоювання щодо ризику незаконного доступу до розщепних матеріалів.

Експлуатація в світових реакторах

МОКС пальне застосовується у значній кількості реакторів у Європі (зокрема у Франції, Бельгії, Німеччині, Швейцарії) та в Японії. У деяких реакторах навіть частина активної зони (до ~30‑50 %) може бути завантажена МОКС‑паливом.

Екологічний та економічний вплив

Використання МОКС може зменшити потребу у видобутку нового урану та сприяти зниженню обсягу відпрацьованого палива, яке потребує тривалого зберігання. Проте економічна ефективність і екологічні наслідки залежать від конкретної програми використання та технологій переробки.

Альтернативи та розвиток

Існують проєкти альтернативних «переробних» паливних сумішей, як‑от REMIX у Росії — паливо, що містить непротоплений комплекс урану і плутонію без їх повного розділення, яке розглядається як можливий шлях до ще більш повного закриття паливного циклу.

МОКС паливо — це ефективна технологія використання плутонію як джерела енергії у цивільному ядерному паливі, що може сприяти зменшенню ядерних відходів і військових запасів розщепних матеріалів. Водночас вона вимагає ретельного контролю безпеки та врахування ризиків, пов’язаних із транспортуванням і виробництвом сумішей із плутонієм.

Дещо інше: