Как хоронят ядерные отходы? Да элементарно, просто берут и хоронят. Единственное, что оркестра и венков «От коллег» не хватает, а так, принцип тот же самый. В скале взрывается большая яма, туда складывают бочки с РАО и заливают все это хозяйство бетоном. Ну, это если в двух словах. А если поподробней, то сам технологический процесс захоронения выглядит несколько сложней. Но обо всем по порядку.

Место событий

Волею судеб, я оказался на Уральском Электрохимическом комбинате. Если кто не в курсе, то скажу, что это крупнейшее в мире производство по получению обогащенного урана (40% мирового производства), из которого можно потом сделать топливо для АЭС, а если Родина прикажет, то и атомную бомбу (ну, это к слову). И как всякое производство, без отходов, увы, ему не обойтись. И ладно бы, производил он трактора или телевизоры, а то ведь делает он уран, и отходы соответственно - радиоактивные. На свалку их не выкинуть и в переработку не отправить. Выход один - захоронить, т.е. превратить их в «неизвлекаемую форму».
Для справки: ОАО «УЭХК» (г. Новоуральск) - крупнейшее в мире предприятие по обогащению урана. Первое в стране предприятие по разделению изотопов урана и переработке высокообогащённого урана в низкообогащённый. Входит в состав Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом». Уютно расположился в горной долине на Среднем Урале. Основан в 1946 г.

Суть вопроса

Что же из себя представляют эти самые РАО? Это фильтры, всякие муфты, прокладки, шланги и даже спецодежда, которые подверглись α-облучению. Уран - штука дорогая, так что в отходы его не отправляют, если где в этих штуках затерялся хоть миллиграмм вещества, его найдут, выковыряют и вернут обратно в технологическую цепочку. А то, что осталось, отправляют на утилизацию.

Основная опасность РАО - это радиация. Радиация тоже бывает разной, есть альфа-излучение, есть бета, есть гамма. Альфа-излучение, если можно так сказать, самое «безобидное». По своей сути, это просто атомы гелия, только с положительным зарядом . Физические свойства урана таковы, что другого излучения он не производит, а для α-частиц непреодолимой преградой является даже лист бумаги. Другое дело, отработанное ядерное топливо, вот это настоящий Адъ! Люди часто путают РАО и ОЯТ, но разница между ними колоссальна. Достаточно сказать, что урановую таблетку, перед погружением в реактор можно запросто взять в руку. Если вы попробуете сделать то же самое с отработанным топливом, то сразу же лишитесь руки, а потом еще и умрете, наверное.

Собственно, само топливо для АЭС выглядит вот так. Да-да, это и есть уран (фото vladimir_pak)


С α-излучением тоже шутки плохи. Ну ухватились вы за кусок урана - пффф... руки помыли с мылом, и всего делов-то. α-частицы неспособны даже пробить ороговевший слой вашей кожи. Но вот если радиоактивная пыль попадет вовнутрь организма, тогда беда (вспомните бедного Литвиненко). Поэтому у ядерщиков респираторы - вещь номер один. И еще деталь - в цеху бьет фонтанчик с водой. Спрашиваю - можно пить? Отвечают - нужно! Только не пить, а полоскать, пошел курить - прополоскал рот, пошел есть - дважды прополоскал!

На фото рабочий закрывает контейнер с РАО

Сам процесс.

Но вернемся к технологии утилизации. Итак, образовавшиеся отходы тщательно упаковываются в специальную тару и отправляются в цех утилизации. Там их ждет две судьбы - или прессование или сжигание. Прессованию подвергаются, в - основном, фильтры. Конечно, саму процедуру нам не показали, потому как… напряг с отходами. Если в 2010 году комбинат выдавил и себя 560 кубометров отходов, то в 2011 всего 500, а в этом и того меньше - планируют 465 кубов. Прессуют их не каждый день, а сжигают еще реже. Если быть точнее, то печь включают всего два раза в год. Сама печь представляет собой довольно громоздкое сооружение высотой 12.5 м.

Вот она. Ничего грандиозного. Сепаратор для производства йогуртов и то круче выглядит.

В топку идет все резиновое, пластиковое и текстильное. В результате горения (как мы знаем) образуются дым и зола. Так вот дым, пройдя ПЯТЬ ступеней очистки, уходит в атмосферу, и при этом, он неизмеримо чище, чем то, что идет из трубы вашей баньки на даче, а вот зола собирается и упаковывается в специальные 200-литровые бочки. Каждая такая бочка стоит 1000 рублей, и вообще не ржавеет. После того, как бочка заполнилась, ее ставят на специальный вращающийся постамент и начинают замерять ее радиоактивность с помощью масс-спектрометра. Крутится на стенде она примерно 30 минут, после чего на емкость составляется паспорт, где чуть ли не поатомно записано какой именно фигни, с каким излучением и в каком количестве там находится.

Ну вот, собственно сама бочка и масс-спектрометр Trans Spec.

Дальше ее везут на ППЗР - приповерхностный пункт захоронения радиоактивных отходов. ППЗР, как я уже писал выше, представляет собой небольшой котлован в скале, глубиной 7 метров. Бочки по 4 штуки помещаются в специальные бетонные контейнеры с толщиной стенки 10 см. Контейнеры загружаются в котлован, и их заливают особопрочным бетоном. Изначально проектировщики думали, что такие «кладбища» безбедно просуществуют лет 300. Однако, обследовав самый первые захоронения, которым уже по шестьдесят лет, они пришли к выводам, что беспокойство об их состоянии нужно будет проявлять через 1500 лет, не раньше.

Этот котлован не наш, а южноафриканский, но все то же самое.

Эти атомщики настоящие крохоборы. Не смотря на то, что производят сотни тон ядерного топлива, они трясутся над каждым миллиграммом и ведут учет, чуть ли не до пятого знака после запятой. Хоронить отходы для них, то же самое, что хоронить деньги. Если это выразить в цифрах, то скажу одно - то, что поступает в цех утилизации, и то, что из него выходит, различается в объемах в 100-150 раз! То есть, на входе груженый Камаз, на выходе 200-литровая бочка, на входе 200-литровая бочка, на выходе полуторолитровая бутылка.

С радиацией тоже проблемы. В ходе нашего пресс-тура чаще звучало не «давайте сфоткаемся», а «давайте замеряемся!». Бедные дозиметристы умаялись, выполняя все наши хотелки. Результаты таковы:

Фон на улице, рядом цехом - 0.07 мЗв.

Фон рядом с «печкой» - 0.14 мЗв.

Допустимая норма - 2.3 мЗв.

Наш ангел-хранитель дозиметрист

Для справки: Зиверт (Зв/Sv) биологический эффект облучения или дозы, полученной органической тканью. Зависит от природы излучения и облучаемых органов тела. Результат называется «эффективной дозой» и обычно измеряется в миллизивертах (мЗв). 70% получаемого человеком облучения приходится на солнце, воздух и продукты питания.

Про уран.

Пытливый читатель наверняка задаст вопрос: «а как же уран?». Ведь действительно, если из «обычного» урана делают «обогащенный», то куда девается «обедненный»? А девается он на склад. Собственно, само наличие нескольких сотен железных бочек перед глазами, не очень воодушевляет, однако осознав, что все это хозяйство, лежащее перед тобой, стоит больше МИЛЛИАРДА долларов, невольно хочется ко всему этому прикоснуться. Ничто так не возвеличивает железный цилиндр, как надпись «uranium hexafluoride».

Кто нибудь видел миллиард долларов в одном месте? Вот он перед вами

На этом складе и отечественный уран, и японский, и американский. Сырье на переработку везут со всего мира. Из исходного продукта выделяется изотоп урана 235, который идет на производство топлива, а отвальный уран 238 идет на склад. Отвальный уран238 не просто складируется, он запасается. Как говорят сами атомщики, эти бочки - залог безбедного существования наших внуков. Из всего этого можно извлекать практически дармовую энергию, просто технологический уровень человеческой цивилизации еще недостаточно высок, но это вопрос времени.

Ну вот и все. Мы уходим из ядерных закромов (в буквальном смысле этого слова) нашей страны.

Если кому интересно, могу написать про то, как вообще этот уран обогащают.
Вернее, уже написал)

По российскому законодательству ввоз ядерных отходов из-за рубежа запрещен. Однако этот запрет концерном «Росатом» не соблюдается. Ядерные материалы ввозятся на переработку под видом «ценного сырья». В результате на территории России остается практически все «ценное сырье», ввозимое «на переработку».

Активисты Гринпис Франции задержали отправку ОГФУ в Россию - они разобрали около 30 метров железнодорожного полотна на пути между ядерными объектами Трикатсин и Пьерлатте.
6 апреля 2010 год

В случае с обедненным ураном, например, стоимость ввозимого «ценного сырья» равняется стоимости туалетной бумаги. Если это «ценное сырье», почему никто, кроме Росатома его не скупает?

Не решив проблемы со своими отходами Росатом, активно ищет пути для ввоза зарубежных. Зарубежные компании охотно идут навстречу Росатому, так как решить проблему радиоактивных отходов легче отправив их в другую страну.

Насколько это отвечает национальным интересам и мнению россиян четко показывают соцопросы - свыше 90% граждан России против ввоза чужих ядерных материалов под каким бы то ни было предлогом.

Ввоз отработавшего ядерного топлива

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) — это чрезвычайно опасный, высокорадиоактивный «коктейль» из огромного числа осколочных элементов, различных изотопов урана, плутония, а также других трансурановых элементов и продуктов их распада.

В России уже накоплено около 20 тысяч тонн собственного ОЯТ. Не решив проблемы с собственными отходами, Росатом берется «убирать» за всей планетой.

До июля 2001 года российское законодательство разрешало ввоз ОЯТ с зарубежных АЭС только с целью переработки с последующим возвратом продуктов переработки включая высокоактивные отходы. Но сама транспортировка ОЯТ несет значительные экологические риски, а технологии переработки ОЯТ завершаются образованием большого количества новых радиоактивных отходов. При этом их большая часть отходов выбрасывается в окружающую среду, а оставшаяся часть должна возвращаться в страну происхождения ОЯТ.

6 июня 2001 года Государственная Дума в третьем чтении приняла закон о внесении изменений в статью 50 Закона РСФСР «Об охране окружающей природной среды», которым было разрешено оставлять все продукты переработки ОЯТ на территории России.

Но самое главное, новый закон разрешил «ввоз в Российскую Федерацию из иностранных государств облученных тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для осуществления временного технологического хранения и (или) их переработки». То есть, этот закон грозит России превращением в международную ядерную свалку. Россия — единственное государство, чьи законы позволяют импортировать ядерные отходы для хранения. В качестве основного поставщика отработавшего ядерного топлива рассматриваются атомные станции, построенные с помощью США в других странах: в Швейцарии, Южной Корее, Тайване (Китай).

Согласно социологическим опросам, 92% россиян против ввоза иностранного ОЯТ.

Гринпис требует немедленно отказаться от переработки и транспортировки ОЯТ.

Ввоз урановых отходов

Российская Федерация — единственная страна в мире, принимающая обедненный уран из-за рубежа в промышленных масштабах.

В мире накоплены огромные запасы обедненного урана. Только в России его количество исчисляется сотнями тысяч тонн (порядка 700 тысяч тонн). Обедненный уран хранится в виде токсически опасного вещества — гексафторида урана (ОГФУ). До сих пор не разработана промышленная схема полной утилизации ОГФУ, а стоимость окончательного захоронения урана является довольно высокой.

С начала 70-х годов ХХ века по 2010 год западноевропейские компании ввозили в Россию отходы урановой обогатительной промышленности и продукты переработки ОЯТ. Это делалось, чтобы избежать высоких расходов на их хранение и утилизацию у себя на родине. Государственная корпорация «Росатом», а точнее уполномоченное предприятие — ВОАО «Техснабэкспорт», покупало это «ценное» энергетическое сырье по цене туалетной бумаги (0,6 долларов за кг, что более чем в 100 раз ниже стоимости обычного урана).

Символическая цена контрактов — доказательство того, что на территории России фактически создается система международных могильников ядерных отходов. После дообогащения 90% отходов оставалось в России навечно. Россию была превращена в свалку иностранных отходов.

С 2010 года главные поставщики обедненного урана компании URENCO и AREVA прекратили поставку ядерных отходов в Россию. Новые контракты заключаться не будут.

Во многом этого удалось добиться благодаря действиям Гринпис, наших сторонников и коллег из других организаций.

Ю. В. Дублянский

Я расскажу в этой статье о проблеме радиоактивных отходов - скорее, о ее глобальном аспекте, чем о конкретных региональных проблемах. Я буду здесь опираться в основном на американские примеры. Пусть это вас не смущает: во многих аспектах этой проблемы США и Россия весьма схожи, иногда как две стороны одной медали, а иногда - как зеркальные отражения.

Откуда берутся радиоактивные отходы и куда их девать?

Основные источники радиоактивных отходов (РАО) высокого уровня активности - атомная энергетика (отработанное ядерное топливо ) и военные программы (плутоний ядерных боеголовок, отработанное топливо транспортных реакторов атомных подводных лодок, жидкие отходы радиохимических комбинатов и др .). Количество РАО, накопленных при производстве ядерного оружия, на порядок (то есть не менее чем в 10 раз) выше отходов ядерной энергетики. Если даже военные программы сократятся, то отходы «мирной» энергетики намного вырастут, поскольку ядерная энергия - один из двух важнейших в обозримом будущем источников энергии, наряду с сожжением углеводородных топлив, производящих опасный для теплового равновесия Земли «парниковый эффект». Предполагается, что к 2000 году в мире будет накоплено около 200 тысяч тонн РАО, из них около 2 тысяч тонн плутония

Возникает вопрос: следует ли рассматривать РАО просто как отходы или как потенциальный источник энергии? От ответа на этот вопрос зависит, хотим ли мы их хранить (в доступном виде) или захоранивать (т. е. делать недоступными). Общепринятый ответ в настоящее время состоит в том, что РАО - это действительно отходы, за исключением, может быть, плутония. Плутоний теоретически может служить источником энергии, хотя технология получения энергии из него сложна и довольно опасна. Многие страны, в том числе Россия и США, находятся теперь на распутье: «запускать» плутониевую технологию, используя плутоний, высвобождаемый при разоружении , или захоранивать этот плутоний? Недавно правительство России и Минатом объявили, что они хотят перерабатывать оружейный плутоний совместно с США; это означает возможность развития плутониевой энергетики. Мы не будем заниматься здесь энергетическим использованием РАО, а только проблемой их захоронения.

Избавление от РАО . В течение 40 лет ученье сравнивали варианты избавления от РАО. Главная идея - их надо поместить в такое место, чтобы они не могли попасть в окружающую среду и нанести вред человеку. Эту способность вредить РАО сохраняют в течение десятков и сотен тысяч лет. Облученное ядерное топливо , которое мы извлекаем из реактора, содержит радиоизотопы с периодами полураспада от нескольких часов до миллиона лет (период полураспада - это время, в течение которого количество радиоактивного вещества уменьшается вдвое, причем в ряде случаев возникают новые радиоактивные вещества). Но общая радиоактивность отходов значительно снижается со временем. Для радия период полураспада составляет 1620 лет, и нетрудно подсчитать, что через 10 тысяч лет останется около 1/50 первоначального количества радия. Нормативы большинства стран предусматривают обеспечение безопасности отходов на срок 10 тысяч лет. Конечно, это не значит, что по истечении этого времени РАО более не будут опасны: мы попросту перелагаем дальнейшую ответственность за РАО на отдаленное потомство. Для этого надо, чтобы места и форма захоронения этих отходов были известны потомству. Заметим, что вся письменная история человечества меньше 10 тысяч лет. Задачи, возникающие при захоронении РАО, беспрецедентны в истории техники: люди никогда не ставили себе таких долговременных целей.

Интересный аспект проблемы состоит в том, что надо не только защищать человека от отходов, но одновременно защищать отходы от человека. За срок, отводимый на их захоронение, сменятся многие социально-экономические формации. Нельзя исключить, что в определенной ситуации РАО могут стать желанным объектом для террористов, мишенями для удара при военном конфликте и т.п. Понятно, что, рассуждая о тысячелетиях, мы не можем полагаться, скажем, на правительственный контроль и охрану - невозможно предвидеть, какие изменения могут произойти. Может быть, лучше всего сделать отходы физически недоступными для человека, хотя, с другой стороны, это затруднило бы нашим потомкам дальнейшие меры безопасности.

Понятно, что ни одно техническое решение, ни один искусственный материал не может «работать» в течение тысячелетий. Очевидный вывод: изолировать отходы должна сама природная среда. Рассматривались варианты: захоронить РАО в глубоких океанических впадинах, в донных осадках океанов, в полярных шапках ; отправлять их в космос ; закладывать их в глубокие слои земной коры . В настоящее время общепринято, что оптимальный путь - захоронение отходов в глубоких геологических формациях.

Форма отходов. Понятно, что РАО в твердой форме менее склонны к проникновению в окружающую среду (миграции), чем жидкие РАО. Поэтому предполагается, что жидкие РАО будут вначале переводиться в твердую форму (остекловываться, превращаться в керамику и т.п.). Тем не менее, в России все еще практикуется закачка жидких высокоактивных РАО в глубокие подземные горизонты (Красноярск, Томск, Димитровград).

В настоящее время принята так называемая «многобарьерная » или «глубоко эшелонированная » концепция захоронения. Отходы сперва сдерживаются матрицей (стекло, керамика, топливные таблетки), затем многоцелевым контейнером (используемым для транспортировки и для захоронения), затем сорбирующей (поглощающей) отсыпкой вокруг контейнеров и, наконец, геологической средой.

Сколько это стоит? Ответа на этот вопрос нет, как видно из следующего примера. В 1980 году общая стоимость проекта захоронения РАО Соединенных Штатов оценивалась в 6 миллиардов долларов, а срок ввода в эксплуатацию этого проекта устанавливался в 1997 году. К 1995 году США истратили на него уже более 5 миллиардов долларов, необходимые дальнейшие затраты оценивались в 20 миллиардов долларов, а срок ввода в эксплуатацию отодвинулся до 2010 года. При этом руководство Департамента энергии США признало, что шансы получить лицензию на строительство захоронения не превышают 50%. Последние оценки стоимости проекта возросли до 53 миллиардов долларов.

Сколько стоит вывод из эксплуатации атомной станции? По разным оценкам и для разных станций, эти оценки колеблются от 40 до 100% капитальных затрат на строительство станции. Эти цифры теоретические, поскольку до сих пор станции полностью из эксплуатации не выводились: волна выводов должна начаться после 2010 года, так как срок жизни станций составляет 30-40 лет, а основное строительство их происходило в 70-80-х годах. То, что мы не знаем стоимости вывода реакторов из эксплуатации, означает, что эта «скрытая стоимость» не учитывается в стоимости электроэнергии, производимой атомными станциями. Это одна из причин кажущейся «дешевизны» атомной энергии.

Проблемы захоронения

Итак, мы попытаемся захоранивать РАО в глубокие геологические фракции. При этом нам поставлено условие: показать, что наше захоронение будет работать, как мы это планируем, на протяжении 10 тысяч лет. Посмотрим теперь, какие проблемы мы встретим на этом пути.

Первые проблемы встречаются на этапе выбора участков для изучения. В США, например, ни один штат не хочет, чтобы общегосударственное захоронение размещалось на его территории. Это привело к тому, что усилиями политиков многие потенциально подходящие площади были вычеркнуты из списка, причем не на основании ночного подхода, а вследствие политических игр.

Как это выглядит в России? В настоящее время в России все еще можно изучать площади, не ощущая значительного давления местных властей (если не предлагать при этом размещать захоронение вблизи городов!). Полагаю, что по мере усиления реальной независимости регионов и субъектов Федерации ситуация будет смещаться в сторону ситуации США. Я легко могу себе представить, что, скажем, губернатор Красноярского края Лебедь в какой-то момент скажет: «В моем крае захоронения не будет!» Уже сейчас ощущается склонность Минатома переместить свою активность на военные объекты, над которыми практически нет контроля: например, для создания захоронения предполагается архипелаг Новая Земля (российский полигон № 1), хотя по геологическим параметрам это далеко не лучшее место, о чем еще будет речь дальше.

Но предположим, что первый этап позади и площадка выбрана. Надо ее изучить и дать прогноз функционирования захоронения на 10 тысяч лет. Тут появляется новая проблема.

Неразработанность метода. Геология - описательная наука. Отдельные разделы геологии занимаются предсказаниями (например, инженерная геология предсказывает поведение грунтов при строительстве и т.п.), но никогда еще перед геологией не ставилась задача предсказать поведение геологических систем на десятки тысяч лет. Из многолетних исследований в разных странах возникли даже сомнения, возможен ли вообще более или менее надежный прогноз на такие сроки.

Представим все же, что нам удалось выработать разумный план изучения площадки. Понятно, что для осуществления этого плана понадобится много лет: например, гора Яка в штате Невада изучается уже более 15 лет, но заключение о пригодности или непригодности этой горы будет сделано не ранее чем через 5 лет. При этом программа захоронения будет испытывать все возрастающее давление.

Давление внешних обстоятельств. В годы холодной войны на отходы не обращали внимания; они накапливались, хранились во временных контейнерах, терялись и т.п. Пример - военный объект Хэнфорд (аналог нашего «Маяка»), где находится несколько сот гигантских баков с жидкими отходами, причем для многих из них не известно, что находится внутри. Одна проба стоит 1 миллион долларов! Там же, в Хэнфорде, примерно раз в месяц обнаруживаются закопанные и «забытые» бочки или ящики с отходами.

В целом за годы развития ядерных технологий отходов скопилось очень много. Временные хранилища на многих атомных станциях близки к заполнению, а на военных комплексах они часто находятся на грани выхода из строя «по старости» или даже за этой гранью. В 1987 году правительство США заключило договор с компаниями, владеющими атомными электростанциями, обязавшись с 31 января 1998 года принимать на захоронение их отходы. Сейчас компании начинают судиться с министерством энергетики США.

Итак, проблема захоронения требует срочного решения. Осознание этой срочности становится все более острым, тем более что 430 энергетических реакторов, сотни исследовательских реакторов, сотни транспортных реакторов атомных подводных лодок, крейсеров и ледоколов продолжают непрерывно накапливать РАО. Но у людей, прижатых к стенке, не обязательно возникают лучшие технические решения, и возрастает вероятность ошибок. Между тем в решениях, связанных с ядерной технологией, ошибки могут очень дорого стоить.

Предположим, наконец, что мы истратили 10-20 миллиардов долларов и 15-20 лет на изучение потенциальной площадки. Пришло время принимать решение. Очевидно, идеальных мест на Земле не существует, и любое место будет иметь с точки зрения захоронения положительные и отрицательные свойства. Очевидно, придется решить, перевешивают ли положительные свойства отрицательные и обеспечивают ли эти положительные свойства достаточную безопасность.

Принятие решений и технологическая сложность проблемы. Проблема захоронения технически чрезвычайно сложна. Поэтому очень важно иметь, во-первых, науку высокого качества, а во-вторых, эффективное взаимодействие (как говорят в Америке, «интерфейс») между наукой и политиками, принимающими решения. Я знаю по собственному опыту, как трудно этого достигнуть. Вот простой пример: за время изучения потенциальной площадки США - горы Яка - было опубликовано более тысячи отчетов, то есть сотни тысяч страниц текстов, графиков и числовых данных. Каковы шансы, что сенаторы из комиссии, принимающей решения, прочтут сколько-нибудь значительную часть этих текстов? Информацию для них будут готовить референты (хорошо, если ученые), и важно, чтобы при этом «сжатии» информации не пострадала ее значимая часть.

Радиоактивные отходы в США

Посмотрим, как подходят к проблеме захоронения своих отходов в США. К этой стране во всем мире относятся как к образцу, и я по своему опыту знаю, что за американским проектом захоронения внимательно следят другие ядерные страны, чтобы корректировать свою политику в этой области.

Предыстория. В США политика в области обращения с атомными отходами была сформулирована в 1982 году, в правление президента Рейгана, когда был принят Акт о политике в области обращения с атомными отходами (Nuclear Waste Policy Act). Вот наиболее важные положения этого акта:

(1) предусматривается геологическое захоронение высокоактивных отходов без переработки;

(2) ответственность за выбор места, строительство и эксплуатацию захоронения возложена на министерство энергетики (аналог нашего Минатома);

(3) создается Фонд ядерных отходов, через который финансируются все работы в области захоронения;

(4) все предприятия ядерно-энергетического комплекса отчисляют в фонд специальный налог;

(5) захоронение военных отходов оплачивается Федеральным правительством.

После принятия Акта 1982 года было предложено для изучения девять площадок в шести штатах. К маю 1986 года для дальнейшего изучения было рекомендовано три из них: Deaf Smith County, Texas; Hanford, Washington; Yucca Mountain, Nevada. В 1987 году Конгресс принял поправку к акту, где было указано, что только гора Яка (Yucca) будет рассматриваться как место-кандидат. Зная то, что мы знаем сегодня, можно сказать, что отказ от запасных вариантов был огромной стратегической ошибкой.

Еще один возможный пункт этого документа гласит, что с 1997 года вся ответственность за радиоактивные отходы коммерческих (гражданских) атомных станций переходит к Федеральному правительству США. Так родился проект Яка Маунтин.

Расписание. Изучение площадки будет продолжаться до 2001 года. При этом до окончания срока, отпущенного на изучение, готовятся и публикуются следующие документы: в 1998 году - «Оценка пригодности» (предварительная информация о пригодности или непригодности); в 1999-м - черновик «Влияния на окружающую среду», и в 2000-м - окончательный вариант «Влияния на окружающую среду».

С 2002 по 2004 годы будет проходить лицензирование. Оно будет проводиться как «суд», где будут присяжные (три эксперта, ответственных за лицензирование), «подсудимый» - гора Яка, «адвокат» - министерство энергетики, и «обвинитель», которым может быть кто угодно, даже

частное лицо. Важный момент состоит в том, что в процессе лицензирования эксперты будут давать показания под присягой. Закон гласит, что если при этом кто-нибудь солжет, и это будет обнаружено, то за каждый день с момента лжи до момента обнаружения виновный выплатит штраф в 10 тысяч долларов. Деньги должны быть выплачены из личных средств, и закон не имеет также срока давности.

Если площадка получит лицензию, то строительство начнется в 2005 году и окончится в 2009 году. Первый груз отходов может быть принят в 2010 году.

Структура проекта. Проект осуществляется министерство энергетики. В работах по проекту постоянно участвуют 1500-2000 человек, представляющих 6-7 крупных организаций-субподрядчиков (Геологическая служба США, Национальные атомные лаборатории Лос-Аламос, Сандия, Ливермор и др.).

Понятно, что в таком важном многомиллиардном проекте необходим надзор. Общий надзор за проектом осуществляют несколько независимых организаций, такие, как

(1) Конгресс США;

(2) Комиссия по ядерному регулированию;

(3) Правительство штата Невада;

(4) правительства округов штата Невада, на территории которых проводятся работы;

(5) Комиссия технического надзора по ядерным отходам, назначенная Национальной академией наук, и др.

Надзор за качеством научной продукции осуществляет Международная организация прикладных наук (Science Application International) - ни один отчет не выпускается в свет до получения от этого учреждения QA (quality assurance, подтверждение качества). Кроме того, ввиду возможного конфликта между интересами Федерации и штата, министерство энергетики обязано выделять средства штату Невада на проведение собственных независимых научных изысканий и надзора за работой федеральных организаций.

Как это происходит в действительности. Только что описанная впечатляющая схема - можно сказать, образец деятельности американской бюрократии - при ближайшем рассмотрении оказывается чем-то вроде «потемкинской деревни». Возможно, эта схема и сработала бы неплохо, если бы гора Яка была геологически пригодна для размещения захоронения. Но как только в этом возникли сомнения, оказалось, что механизм не работает.

Прежде всего, обнаружилось, что стандарты, которым должны следовать разработчики захоронения, еще не разработаны: над ними работает Комиссия по ядерному регулированию; то есть игра идет, а правила еще не написаны.

Оказалось, что ученые, работающие на министерство энергетики, вполне способны скрывать факты, подтасовывать данные и яростно набрасываться на любого, кто пытается опубликовать данные, представляющие опасность для их представлений о геологии горы.

Система контроля качества (на которую тратятся большие деньги) практически не работает - я не встречал худших геологических отчетов, чем те, что я получал от министерства энергетики.

В финансовом отношении министерство энергетики ведет себя вполне определенным образом. В 1995 году, как только ученые штата Невада начали получать данные, опасные для проекта, деньги, полагающиеся штату Невада, перестали перечислять, и наши работы были приостановлены на два года.

Радиоактивные отходы в России

Новая концепция Минатома: отходы - в мерзлоту. Российская концепция подземной изоляции РАО и отработанного ядерного топлива в многолетнемерзлых породах разработана в Институте промышленной технологии Минатома России (ВНИПИП). Она была одобрена Государственной экологической экспертизой Министерства экологии и природных ресурсов РФ, Минздравом РФ и Госатомнадзором РФ. Научная поддержка концепции проводится кафедрой мерзлотоведения Московского государственного университета. Следует заметить, что эта концепция уникальна. Ни в одной стране мира, насколько мне известно, вопрос о захоронении РАО в мерзлоте не рассматривается.

Основная идея такова. Помещаем тепловыделяющие отходы в мерзлоту и отделяем их от пород непроницаемым инженерным барьером. За счет тепловыделения мерзлота вокруг захоронения начинает подтаивать, но через какое-то время, когда тепловыделение снизится (вследствие распада короткоживущих изотопов), породы снова промерзнут. Поэтому достаточно обеспечить непроницаемость инженерных барьеров на то время, когда мерзлота будет протаивать; после промерзания миграция радионуклидов становится невозможной.

Неопределенность концепции . С этой концепцией связано, по меньшей мере, две серьезных проблемы.

Во-первых, концепция предполагает, что промерзшие породы непроницаемы для радионуклидов. На первый взгляд это кажется разумным: вся вода замерзшая, лед обычно неподвижен и не растворяет радионуклиды. Но если внимательно поработать с литературой, то оказывается, что многие химические элементы довольно активно мигрируют в промерзших породах. Даже при температурах - 10-12°С в породах присутствует незамерзающая, так называемая пленочная, вода. Что особенно важно, свойства радиоактивных элементов, составляющих РАО, с точки

зрения их возможной миграции в мерзлоте совершенно не изучены. Поэтому предположение о непроницаемости мерзлых пород для радионуклидов лишено всяких оснований.

Во-вторых, если даже окажется, что мерзлота действительно хороший изолятор РАО, то невозможно доказать, что сама мерзлота просуществует достаточно долго: напомним, что нормативы предусматривают захоронение на срок в 10 тысяч лет. Известно, что состояние мерзлоты определяется климатом, причем двумя наиболее важными параметрами - температурой воздуха и количеством атмосферных осадков. Как вы знаете, температура воздуха повышается в связи с глобальным изменением климата. Наивысший темп потепления приходится как раз на средние и высокие широты северного полушария. Ясно, что такое потепление должно привести к протаиванию льда и сокращению мерзлоты. Как показывают расчеты, активное протаивание может начаться уже через 80-100 лет, и темп протаивания может достичь 50 метров в столетие. Таким образом, мерзлые породы Новой Земли могут полностью исчезнуть за 600-700 лет, а это всего 6-7% от времени, требуемого для изоляции отходов. Без мерзлоты карбонатные породы Новой Земли обладают весьма низкими изолирующими свойствами по отношению к радионуклидам.

Атомная энергетика

В последние годы, в связи с проблемой изменения климата и необходимостью сократить выбросы парниковых газов, предлагается решить эту проблему путем развития атомной энергетики. Как можно предвидеть, такое развитие событий вызовет большие трудности с захоронением РАО.

Межправительственная комиссия по изменению климата (Intergovernmental Penal on Climate Change, IPCC) еще в 1995 году просчитывала сценарий снижения последствий глобального потепления путем массированного развития атомной энергетики (табл. 1).

Согласно этому гипотетическому сценарию, изображенному в следующей таблице (1), доля атомной энергетики в производстве мировой электроэнергии должна была бы возрасти от 17% в настоящее время до 46% в 2100 году. Но это приведет к резкому увеличению объемов радиоактивных отходов, и проблема их захоронения встанет еще более остро.

Таблица 1.

Сценарий борьбы с глобальным потеплением путем развития атомной энергетики (IPCC, 1995)

* Оценка, исходя из срока эксплуатации реактора 40 лет;

** Прогноз на 2000 год.

Захоронение радиоактивных отходов, необходимо для предотвращения влияния вредных химических элементов и радиоактивных изотопов на окружающую среду, экологию, а, главное, на здоровье человека.

Ежегодно уровень образования увеличивается, а утилизация и переработка по-прежнему не захватывает всё количество поступающих отходов. Рециркуляция и переработка для вторичного использования происходят слишком медленно, в то время как утилизация радиоактивных отходов требует более активных действий.

Источники загрязнения радиоактивными отходами окружающей среды

Источником радиоактивных или может быть любое предприятие, использующее или обрабатывающее радиоактивные изотопы. Также это могут быть организации производящие материалы ЕВРМ, производство которых дает радиоактивные отходы. Это промышленность ядерного или медицинского сектора, использующие или генерирующие радиационные материалы для изготовления своей продукции.

Такие отходы могут образовываться в разных формах, а, главное, принимать разные физические и химические характеристики. Такие как концентрация и период полураспада основного элемента, составляющего радионуклиды. Они могут образовываться:

• При переработке сцинтилляционных счетчиков, раствор, которого переходит в жидкую форму.
• При переработке использованного топлива.
• Во время работы вентиляционных систем также могут происходить выбросы радиоактивных материалов в газ подобных формах, на различных предприятиях,имеющих, дело с подобными веществами.
• Медицинские принадлежности, расходные материалы, лабораторная посуда, радиофармацевтических организаций, стеклотара, использованная при работе с топливом для АЭС все это также можно считать источником заражения.
• Природные источники радиации, известные как ПИР также могут излучать радиоактивное заражение. Основная часть подобных веществ это нуклиды (бета-излучатели), калий – 40, рубидий – 87, торий – 232, а также уран – 238 и их продукты распада, испускающие альфа-частицы.

Санэпиднадзор выпустил список регламент санитарных правил, для работы с подобными веществами.

Небольшая часть радионуклидов содержится даже в обычном угле, но она настолько мало что даже средняя концентрация в земной поверхности таких элементов превышает их долю. А вот угольная зола по радиоактивности уже равна черному глинистому сланцу, так как радионуклиды не горят. Во время использования угля в топках лишь освобождаются радиоактивные элементы и с зольной пылью попадают в атмосферу. Далее, с воздухом человек ежегодно вдыхает ядовитые химические элементы, попавшие туда во время работы каких-либо электростанций, использующих уголь. Совокупность таких выбросов, в России, равна примерно 1000 тонн урана.

Отработанные элементы газовой и нефтяной продукции также могут содержать такой элемент, как радий, распад такого продукта может зависеть от сульфатных отложений в нефтяных скважинах. А также радон, который может быть составляющим воды, газа или нефти. Распад радона образовывает твердые радиоизотопы, как правило, на стенках трубопровода он образовывается осадком.

Участки производства пропана, на нефтеперерабатывающих предприятиях считают самыми опасными радиоактивными зонами, поскольку радон и пропан имеют одинаковый уровень температуры кипения. Испарения, попадая в воздух осадком, опускаются на землю и заражают все территорию.

Утилизация радиоактивных отходов такого вида практически невозможна, так как микроскопические частицы присутствуют в воздухе всех городах страны.

Медицинские РАО также обладают источниками бета и гамма лучей, их разделяют на два класса. Ядерная диагностическая медицина использует короткоживущий гамма излучатель (технеций – 99-м). Его большая часть распадается за довольно короткий промежуток времени, после чего он не имеет никакого влияния на окружающую среду и утилизируется с обычным мусором.

Классификация радиоактивных отходов и их элементов

Существует три группы, на которые делят радиоактивные отходы, это:

• низко активные;
• средне активные;
• высоко активные.

Первые также делят еще и на четыре класса:

• GТСС.

Последний, из которых самый опасный.

Также существует класс трансурановых РАО, к нему относят альфа-отходы, излучающие трансурановые радионуклиды, у которых период полураспада превышает 20 лет. А концентрация более 100 нКи/г. В связи с тем, что период распада у них намного больше, чем у обычных урановых отходов, захоронение производится более тщательно.

Методы захоронения или утилизации радиоактивных отходов

Даже для безопасной перевозки и хранения такие отходы необходимо обработать и кондиционировать, для их дальнейшей трансформации в более подходящие формы. Защита человека и природной среды, самые актуальные вопросы. Захоронение радиоактивных отходов, не должно приносить какой-либо урон экологии и фауне в целом.

Существует несколько видов борьбы с ядерными веществами, выбор которого завит от уровня опасности последнего.

Остекловывание.

Высокий уровень активности (HLW) вынуждает применять остекловывание как метод захоронения, для того, чтобы придать веществу твердую форму, которая останется в таком устойчивом виде на тысячи лет. При захоронении радиоактивных отходов в России, используют боросиликатное стекло, его стабильная форма, позволит сохранить любой элемент внутри такой матрицы на многие тысячелетия.

Сжигание.

Утилизация радиоактивных отходов с использованием данной технологии полной быть не может. Ее используют, как правило, для частичного уменьшения объема материалов несущих в себе угрозу экологии. При таком методе появляется беспокойство за атмосферу, ведь несгоревшие частицы нуклидов попадают в воздух. Но, тем не менее ее используют для уничтожения таких видов зараженных материалов, как:

• дерево;
• макулатура;
• одежда;
• резина;

Выбросы в атмосферу не превышают установленных норм, так как подобные печи спроектированы и разработаны по самым высоким меркам, современного технологического процесса.

Уплотнение.

Это довольно известная и надежная технология, позволяющая уменьшить объем (применяется для переработки ТБО и других крупногабаритных изделий) отходов низкого уровня опасности. Диапазон установок для прессов подобных действий достаточно велик и может колебаться от 5 т. до 1000 т. (суперуплотнитель). Коэффициент уплотнения в таком случае может быть равен 10 и выше, в зависимости от обрабатываемого материала. В подобной технологии используют гидравлические или пневматические пресса с низкой силой давления.

Цементирование.

Цементирование могильников радиоактивных отходов в России один из самых распространённых видов иммобилизации радиоактивных веществ. Используется специальный жидкий раствор, в состав которого входит множество химических элементов, на их прочность практически не влияют природные условия, а значит, срок их эксплуатации почти неограничен.

Технология здесь заключается в том, чтобы поместить зараженный предмет или радиационные элементы в контейнер, затем залить его заранее приготовленным раствором, дать время застыть и переместить храниться на закрытую территорию.

Эта технология подходит для отходов среднего уровня опасности.

Давно бытует мнение, что в скором времени захоронение радиоактивных отходов можно будет производить на Солнце, как сообщают СМИ, в России уже разрабатывают такой проект. Но пока это лишь в планах, нужно заботиться об окружающей среде и экологии родного края.

2.Радиоактивные отходы.Происхождение и классификация. 4

2.1 Происхождение радиоактивных отходов. 4

2.2 Классификация радиоактивных отходов. 5

3. Захоронение радиоактивных отходов. 7

3.1. Захоронение РАО в горных породах. 8

3.1.1 Основные типы и физико-химические особенности горных пород для захоронения ядерных отходов. 15

3.1.2 Выбор места захоронения радиоактивных отходов. 18

3.2 Глубокое геологическое захоронение РАО. 19

3.3 Приповерхностное захоронение. 20

3.4Плавление горной породы21

3.5Прямое закачивание22

3.6Другие способы захоронения РАО23

3.6.1Удаление в море23

3.6.2 Удаление под морское дно.. 23

3.6.3 Удаление в зоны подвижек. 24

3.6.4 Захоронение в ледниковые щиты.. 25

3.6.5 Удаление в космическое пространство.. 25

4. Радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо в атомной энергетике России. 25

5. Проблемы системы обращения с РАО в России и возможные пути ее решения.. 26

5.1 Структура системы обращения с РАО в РФ.. 26

5.2 Предложения по изменению доктрины обращения с РАО.. 28

6. Заключение.. 29

7. Список использованной литературы: 30

1. Введение

Вторая половина ХХ века ознаменовалась резким обострением экологических проблем. Масштабы техногенной активности человечества в настоящее время уже сравнимы с геологическими процессами. К прежним типам загрязнений окружающей среды, получивших экстенсивное развитие, добавилась новая опасность радиоактивного заражения. Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естественного радиоактивного вещества- радия. В наши дни один ядерный реактор средней мощности производит 10 т искусственных радиоактивных веществ, большая часть которых, правда, относится к короткоживущим изотопам.Радиоактивные вещества и источники ионирующего излучения используются практически во всех отраслях промышленности, в здравоохранении, при проведении самых разнообразных научных исследований.

За последние полвека на Земле образовались десятки миллиардов кюри радиоактивных отходов, и эти цифры увеличиваются с каждым годом. Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО атомных электростанций становится в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ, это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях). Несомненно, что самый значительный объем РАО образовался на территории нашей страны в результате реализации военных программ на протяжении более 50 лет. Во время создания и совершенствования ядерного оружия одной из главных задач была быстрая наработка ядерных делящихся материалов, дающих цепную реакцию. Такими материалами являются высокообогащенный уран и оружейный плутоний. На Земле образовались самые большие наземные и подземные хранилища РАО, представляющие огромную потенциальную опасность для биосферы на многие сотни лет.

http://zab.chita.ru/admin/pictures/424.jpgВопрос обращения с радиоактивными отходами предполагает оценку различных категорий и методов их хранения, а также разные требования в отношении защиты окружающей среды. Целью ликвидации является изоляция отходов от биосферы на чрезвычайно длительные периоды времени, обеспечение того, что остаточные радиоактивные вещества, достигающие биосферы, будут в незначительных концентрациях в сравнении, например, с естественным фоном радиоактивности, а также обеспечение уверенности в том, что риск при небрежном вмешательстве человека будет очень мал. Захоронение в геологическую среду, широко предлагается для достижения этих целей.

Однако,существует множество разнообразных предложений относительно способов захоронения радиоактивных отходов, например:

· Долговременное наземное хранилище,

· Глубокие скважины(на глубине несколько км),

· Плавление горной породы(предлагалось для отходов, выделяющих тепло)

· Прямое закачивание(подходит только для жидких отходов),

· Удаление в море,

· Удаление под дно океана,

· Удаление в зоны подвижек,

· Удаление в ледниковые щиты,

· Удаление в космос

Некоторые предложения еще только разрабатываются учеными разных стран мира, другие уже были запрещены международными соглашениями.Большинство ученых, исследующих данную проблему, признают наиболее рациональной возможность захоронения радиоактивных отходов в геологичекую среду.

Проблема РАО – составная часть «Повестки дня на XXI век»», принятой на Всемирной встрече на высшем уровне по проблемам Земли в Рио-де-Жанейро (1992) и «Программы действий по дальнейшему осуществлению “Повестки дня на ХХI век”», принятой Специальной сессией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций (июнь 1997 г.). В последнем документе, в частности, намечена система мер по совершенствованию методов обращения с радиоактивными отходами, по расширению международного сотрудничества в этой области (обмен информацией и опытом, помощь и передача соответствующих технологий и др.), по ужесточению ответственности государств за обеспечение безопасного хранения и удаления РАО.

В свой работе я попробую проанализировать и дать оценку утилизации радиоактивных отходов в геологической среде, а также возможных поледствий такого захоронения.

2. Радиоактивные отходы.Происхождение и классификация.

2.1 Происхождение радиоактивных отходов.

К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт и т.п., в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. В категорию «РАО» может быть включено также отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него компонентов и после соответствующей выдержки направляется на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами.

Радиоактивные отходы представляют собой смесь стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных и трансурановых радионуклидов. Осколочные элементы с номерами 35-47; 55-65 являются продуктами деления ядерного топлива. За 1 год работы большого энергетического реактора (при загрузке 100 т ядерного топлива c 5% урана-235) вырабатывается 10% (0.5 т) делящегося вещества и производится примерно 0.5 т осколочных элементов. В масштабах страны ежегодно только на энергетических реакторах АЭС вырабатывается 100 т осколочных элементов.

Основными и наиболее опасными для биосферы элементами радиоактивных отходов являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm . Растворы радиоактивных отходов высокой удельной активности по составу представляют собой смеси азотнокислых солей с концентрацией азотной кислоты до 2,8 моль/литр, в них присутствуют добавки HF (до 0,06 моль/литр) и H 2 SO 4 (до 0.1 моль/литр). Общее содержание солей конструкционных элементов и радионуклидов в растворах составляет приблизительно 10 мас%.Трансурановые элементы образуются в результате реакции нейтронного захвата. В ядерных реакторах топливо (обогащенный природный уран) в виде таблеток UO 2 помещается в трубки из циркониевой стали (тепловыделяющий элемент - ТВЭЛ). Эти трубки располагаются в активной зоне реактора, между ними помещаются блоки замедлителя (графита), регулирующие стрежни (кадмиевые) и трубки охлаждения, по которым циркулирует теплоноситель - чаще всего, вода. Одна загрузка ТВЭЛов работает примерно 1-2 года.

Радиоактивные отходы образуются:

При эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);

В процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;

При эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;

При использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских учреждениях;

В результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах.

При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

2.2 Классификация радиоактивных отходов

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т 1/2), по удельной активности (интенсивности излучения). Однако, у используемой в России классификации РАО по удельной (объемной) активности есть свои недостатки и положительные стороны. К недостаткам можно отнести то, что в ней не учитывается период полураспада, радионуклидный и физико-химический состав отходов, а также наличие в них плутония и трансурановых элементов, хранение которых требует специальных жестких мер. Положительной стороной является то, что на всех этапах обращения с РАО включая хранение и захоронение главной задачей является предотвращение загрязнения окружающей среды и переоблучения населения, и разделение РАО в зависимости от уровня удельной (объемной) активности именно и определяется степенью их воздействия на окружающую среду и человека. На меру радиационной опасности влияет вид и энергия излучения (альфа-, бета-, гамма – излучатели), а также наличие химически токсичных соединений в отходах. Продолжительность изоляции от окружающей среды среднеактивных отходов составляет 100-300 лет, высокоактивных – 1000 и более лет, для плутония – десятки тысяч лет. Важно отметить, что РАО делятся в зависимости от периода полураспада радиоактивных элементов: на короткоживущие период полураспада меньше года; среднеживущие от года до ста лет и долгоживущие более ста лет.