Переработка ядерных отходов

В Удмуртии, Саратовской, Кировской, Курганской областях идут протесты против строительства под эгидой «Росатома» «центров утилизации» высокотоксичных отходов. Кроме этого к 2025 году в России должны открыться ещё три аналогичных комплекса «Росатома». Каждый из семи полигонов будет иметь огромную мощность – 50 тыс. тонн в год. Жители подозревают, что туда будут свозиться опасные отходы со всего мира, тем более что РФ подписала международную Базельскую конвенцию, разрешающую это.

В середине июля митинг протеста состоялся в Ижевске. До этого аналогичная акция прошла в Камбарке – удмуртском городе, где решено переформатировать бывший объект по уничтожению химического оружия в комплекс по переработке отходов 1–2-го классов опасности, то есть чрезвычайно опасных и высокоопасных. Запуск предприятия под эгидой «Росатома» ожидается в 2023 году. Всего же в России решено переделать под ядерные и химические могильники четыре объекта, которые прежде использовались для уничтожения химического оружия. Особенно цинично, что строительство всех семи центров предусмотрено в рамках национального проекта под названием «Экология».

Могильник на Каме

Завод в Камбарке расположен в черте города рядом с рекой Камой. Представляете, каков риск экологических бедствий, и не только в Удмуртии, но и по течению реки, то есть в Башкирии и Татарстане! Как говорили участники акции протеста, такое сооружение нельзя размещать рядом с густонаселёнными территориями. Если даже в Чернобыле зона безопасности была до 30 километров, то здесь объект находится практически в черте города. А в 24 километрах от него расположен 100-тысячный город Сарапул, ещё ближе – 120-тысячный Нефтекамск. Такое соседство как минимум может катастрофически сказываться на здоровье населения и привести к резкому росту случаев онкологических заболеваний.

Уже появилось народное движение «Камбарка – не Чернобыль». Мощность особо токсичного полигона в 50 тыс. тонн в год заставляет жителей предполагать, что туда будут свозиться не только российские, но и заграничные отходы. Представители «Росатома» заявляют, что ядерные отходы ввозить в Камбарку не будут. Однако почему тогда переработку токсичного мусора доверили именно этой госкорпорации? Либо акцент станет делаться всё же на ядерных отходах, либо «Росатом» будет заниматься несвойственными ему функциями. Вот и выбирайте – что лучше? Причём никакой информации о технологиях, которые собираются использовать, вообще нет.

Известный удмуртский путешественник Андрей Перевозчиков сказал на митинге: «Наша республика славится уникальной природой, Камой, живописными местами. Внуки и последующие поколения точно не скажут нам спасибо, если у нас появится такой завод». Организаторы намерены и дальше проводить митинги, чтобы добиться проведения местного референдума по запрету ввоза в Удмуртию опасных отходов. Уже готов законопроект. Для того чтобы Госсовет республики обязан был его рассмотреть, нужно собрать 10 тыс. подписей. Звучат и призывы к отставке губернатора.

Мировая свалка отходов

География протестов против проектов «Росатома» не ограничивается одной Удмуртией. В июне в Саратове и Балакове прошли демонстрация и другие акции протеста против такого же полигона в городе Горном (Саратовская область). Петицию в поддержку запрета на переработку опасных отходов там подписали около 80 тыс. граждан. Также массовые митинги с требованием отказаться от утилизации токсичных отходов в Марадыкове (Кировская область) состоялись в областном центре – Кирове. Там такую же петицию подписали свыше 50 тыс. человек. Аналогичный митинг в Кургане прошёл против полигона в Щучьем (Курганская область). Следующий митинг назначен на 25 июля, в его рамках планируется организовать прямую линию с протестующими в Саратове.

По теме948

Представители Министерства финансов предложили систему оптимизации ведомств правоохранительного блока, включающую сокращения, объединение нескольких служб, увеличение минимального срока выслуги и т.д.

Руководитель энергетической программы «Гринпис России» Владимир Чупров констатирует: «Опасения жителей небеспочвенны. По законам, принятым в 2001 году, в Россию стало можно ввозить из-за рубежа отработавшее ядерное топливо для переработки и «временного хранения». Очень лукавая фраза: можно растянуть хранение на десятилетия. В России нужных заводов для переработки нет, своего выше крыши и не перерабатывается. Будут искать места для захоронения, строить что-то – закрыто, без гражданского контроля. Потенциально это очень коррупционная история».

Когда в 2017 году было решено закрепить полномочия по утилизации отходов 1-го и 2-го классов опасности за «Росатомом», власти объяснили это тем, что госкорпорация, мол, успешно справляется с отходами радиоактивными. «Успех», видимо, заключается в том, что радиоактивные отходы из-за границы текут в Россию уже второе десятилетие. Эксперт Российского социально-экологического союза Андрей Ожаровский считает: «Мандат «Росатома» – работа с атомной энергией. Химические отходы не имеют никакого отношения к ней. Не решив проблему своих собственных отходов, «Рос­атом» использует огромное политическое влияние, чтобы получить дополнительную прибыль».

«Ядерные» порты

Вернёмся к тем законам, о которых говорил гринписовец Чупров. Как уже было сказано, Россия – единственная страна, чьи законы с 2001 года позволяют «ввоз из иностранных государств облучённых тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для осуществления временного технологического хранения и (или) их переработки». Причём в России накоплено около 700 тыс. тонн собственных атомных отходов, а потому странно добавлять до ядерной кучи ещё и иностранные.

Так, в 2008 году российская власть подписала рассчитанное на 30 лет соглашение, разрешающее ввозить из США атомные технологии, включая переработку ядерных отходов. Цена вопроса составила около 10 млрд долларов. В самих США общество не позволило создать ядерный могильник в штате Невада. Отказалась от соблазнительного американского предложения Монголия. Тогда на вашингтонском горизонте возникла Россия. 92% россиян, по данным соцопроса, высказываются против ввоза иностранного ядерных отходов, но кто у нас считается с мнением народным, когда речь идёт о десятках миллиардов долларов? Долларов, грязных во всех отношениях. Ещё в 2003 году был составлен перечень портов, в которые разрешён заход судов, транспортирующих ядерные материалы, в их числе Усть-Луга, Кандалакша, Мурманск, Архангельск, Санкт-Петербург, Владивосток, Диксон, Дудинка, Калининград, Певек. В зарубежных СМИ писалось о планах отправки в Россию ядерных отходов помимо американских и из Болгарии, Германии, Объединённых Арабских Эмиратов, Японии…

Утилизация и переработка отходов атомной промышленности.

Процессы использования, хранения и уничтожения отработанных ядерных материалов контролирует государство. Требования к обращению с радиоактивными отходами утверждены законом об использовании атомной энергии — ФЗ № 170 от 21.11.1995 г. редакция 30.11.2011.

Условия хранения и захоронения ядерных отходов описываются в статье 48 закона:

• Отработанный материал должен быть надёжно изолирован от окружающей среды, чтобы не вредить настоящему и будущим поколениям.

• Захоронение или хранение осуществляется только в специальных пунктах, которые предусматриваются заранее при разработке технической документации.

Переработка ядерного топлива

Отходы РАО — побочный мусор энергетической отрасли, который несёт в себе следы облучения. Это радиоактивные элементы, древесина, одежда, макулатура, бытовые отходы и т. д. Чтобы снизить до минимального уровня влияние материалов на окружающую среду, исключить попадание токсичных соединений в атмосферу осуществляется переработка и хранение радиоактивных отходов. Методы бывают разные: сжигание жидких и твёрдых отходов с последующим цементированием, уплотнение, остекловывание.

Подробнее о том, как происходит утилизация отходов атомной промышленности можно прочитать в ФЗ №190 от 11.07.2011 г., ред. 2016 г. «Об обращении с отходами радиоактивными и о внесении изменений в законодательство», а также других нормативных документах Правительства и Президента РФ.

Утилизация и переработка радиоактивных отходов: реалии и проекты

Есть несколько вариантов обращения с отработанным ядерным топливом:

1. Хранение — радиоактивные отходы (РАО) размещают в герметичные резервуары, которые складывают в специальные временные хранилища, где короткоживущие изотопы распадаются перед дальнейшей переработкой.

2. Захоронение — окончательная утилизация ядерных отходов. В перспективе рассматривают строительство специальных хранилищ в России и Австралии. В США пытались разместить РАО в штате Невада, но проект вызвал мощный протест населения. Строительство глубокого захоронения ведётся в Финляндии.

3. Витрификация — технология долговременного хранения РАО в консервированном виде. Чтобы отработанные ядерные отходы не разрушались и не вступали в реакцию их остекловывают или кальцинируют, затем заваривают в цилиндры, моют и отправляют в подземные хранилища.

4. Использование повторно — изотопы применяют для создания термоэлектрических радиоизотопных генераторов, облучения продуктов питания. Технология находится в стадии развития.

5. Трансмутация — переработка ядерных отходов трансурановыми реакторами. Технология требует исследований.

6. Удаление в космос — заманчивый способ избавиться от опасных для человека и окружающей среды отходов. Идея имеет важные недостатки: риск поломки ракеты-носителя; высокие финансовые траты; отсутствие международных договорённостей.

Современная практика обращения с РАО на территории РФ предусматривает обязательное захоронение отходов ядерного топлива в специальных пунктах (ст. 12, ФЗ №190, ред. 02.07.2013 г.). Исключение делается только для короткоживущих отработанных материалов, которые могут распадаться во временных хранилищах до такой степени, что перестают определяться как РАО.

Я уже рассказывал о том, как занимаются ядерным наследием, т.е. накопленными ядерными проблемами прошлого века в виде, например, атомных подлодок, озер с радиоактивными отходами (РАО), промышленных реакторов. Но самой опасной с радиационной точки зрения штукой и в мирной и в военной атомных программах является облученное (или отработанное) ядерное топливо (ОЯТ) – то, что выгружают из реакторов. И при его переработке образуются самые высокоактивные РАО. Об их захоронении этот пост.

Схема пункта захоронения высокоактивных РАО в Красноярском крае. Источник.

Источники и виды РАО

Помимо основной массы непрореагировавшего урана, на каждую тонну ОЯТ приходится до 10 кг плутония и до 20-30 кг осколков деления – новых радиоактивных элементов, образовавшихся в результате деления ядерного топлива. Этот ядерный компот не только чрезвычайно химически токсичен, но и является настолько мощным источником излучения, что может убить человека буквально за минуты. При этом само ОЯТ в нашей стране, как и в некоторых других, не считается отходом (хотя это не везде так), поскольку в России принята стратегия постепенного перехода на замкнутый ядерный топливный цикл с переработкой ОЯТ и выделением из него урана и плутония для последующего вторичного использования.
Однако при переработке ОЯТ образуются самые высокоактивные отходы, которые содержат как продукты деления, так и долгоживущие трансурановые элементы. Всего РАО по российской классификации делятся на несколько классов:
Классификация РАО. Источник
Так вот, при переработке ОЯТ образуются самые опасные из них — 1-го (высокоактивные отходы с высоким тепловыделением) и 2-го класса (высоко- и среднеактивные отходы с низким тепловыделением). Переработка каждой тонны ОЯТ дает десятки кубометров высокоактивных жидких отходов. Перерабатывают их пока только на ПО «Маяк» путем остекловывания. Сейчас на временном хранении там накопилось около7000 м3 таких остеклованных отходов, в которых заключено более 700 млн Ки активности. Про остекловывание ВАО на Маяке можно посмотреть вот этот репортаж:
По действующему законодательству все РАО должны отправляться на окончательное захоронение. Созданием таких пунктов захоронения РАО (ПЗРО) с 2011 года занимается специальная организация — Национальный оператор по обращению с РАО. Уже введен в строй первый пункт ПЗРО в Новоуральске, строятся еще несколько пунктов вблизи мест образования и временного хранения РАО (В Озерске, Северске и др). Но все эти ПЗРО рассчитаны на РАО 3 и 4 классов – средне и низкоактивные отходы. Для них достаточно создать приповерхностные хранилища, в которых радионуклиды распадутся естественным образом за 400-500 лет.

В поисках надежного места

А как быть с отходами 1 и 2 классов, которые будут распадаться еще тысячи и миллионы лет? Для них нужно построить такое хранилище, которое позволит локализовать отходы в одном месте в течение такого длительного срока. Но у людей попросту нет опыта строительства чего-либо, рассчитанного на такой срок службы. Даже египетским пирамидам всего несколько тысяч лет.
Поэтому в мире принят подход по поиску чего-то надежного, что создано гораздо лучшим строителем и изобретателем – самой природой. Речь о подземных геологических породах, сохраняющихся миллионы лет. Интересно, что природа уже дала людям подсказки, что такой способ захоронения РАО в принципе реализуем. Около 2 млрд лет назад «работал» известный ядерный реактор в урановом месторождении Окло в Габоне, в Африке. Естественная цепная реакция привела к образованию того же типа радиоактивных отходов, как и в искусственных ядерных реакторах. Исследования показали, что большинство продуктов деления, а так же плутоний, переместились не более чем на 1,8 м от того места, где они сформировались 2 млрд лет назад.

Но прежде чем организовать такого рода искусственное хранилище, надо изучить предполагаемые места их размещения и убедиться, что они для этого подходят. Для этого сначала на месте будущего глубинного ПЗРО (ПГЗРО), или независимо от него, строят подземную исследовательскую лабораторию (ПИЛ). Подобных лабораторий в мире существует около трех десятков, анекоторые уже функционируют как пункты глубинного геологического захоронения, например, опытная установка по изоляции трансурановых РАО WIPP в США (соляные формации на глубине 650 м) и пункт захоронения короткоживущих НАО и САО в Венгрии, сооруженный на глубине 250 м в гранитных породах. Однако подобных сооружений, предназначенных для дальнейшего захоронения высокоактивных отходов, на 2015 год было всего 4:

Статус сооружения глубинных лабораторий и пунктов захоронений для высокоактивных отходов на 2015 г. Источник.

Схема подземного хранилища ОЯТ Онкало в Финляндии — одного из самых первых и наиболее продвинутых подобных хранилищ. Подробнее о нем можно почитать в посте у tnenergy
В России сейчас пока нет ПГЗРО для опасных отходов, но работы по его созданию ведутся давно. И сейчас уже начато строительство подземной лаборатории. Место для нее начали выбирать еще с начала 1990-х. Как и с другими видами РАО, подходящие места для пунктов финальной изоляции подыскивались вблизи объектов образования отходов для сокращения транспортных операций. Поскольку отходы 1-го и 2-го класса образовывались в основном при переработке ОЯТ, т.е. на комбинатах «ПО «Маяк», ФГУП «ГХК», и АО «СХК» (там, где работали промышленные реакторы), то рассматривались площадки рядом с ними. Подходящее место нашлось возле Горно-химического комбината в Нижнеканском массиве (НКМ) скальных пород, в 6 км от города Железногорска и в 4,5 км от реки Енисей. Немаловажным оказался и сам факт длительной эксплуатации подземного Горно-химического комбината. Но еще важнее то, что именно на ГХК уже создано хранилище ОЯТ ВВЭР-1000, , так что в будущем ПГЗРО будет как раз вблизи места образования высокоактивных РАО.

Площадка для подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве.
В 2008-2011 для обоснования строительства ПИЛ пробурили геологоразведочные скважины глубиной до 700 метров. Возможность размещения пункта, прежде всего, зависит от геологических условий. Среда должна быть малопроницаемой – это может быть глина, соль, непористые скальные породы. В Финляндии и Швеции, например, подобные ПЗРО разместили в скальных породах, во Франции – в глинах. В НМК геологическая среда — горная порода гнейс, возрастом более 2,5 млрд лет в виде цельного массива размером полтора на полтора километра.
Подземная исследовательская лаборатория
Подземная исследовательская лаборатория будет представлять из себя сеть подземных сооружений на глубине 450-550 метров и будет включать в себя:

• три вертикальных ствола (технологический для спуска РАО, а на этапе стройки — для подъема породы, вспомогательный – для спуска работников, третий — вентиляционный.), два из которых будут иметь диаметр 6 и 6,5 метров;
• горизонтальные выработки, оконтуривающие площадь будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО для захоронения РАО на горизонте 450 м;
• исследовательские выработки НКМ-лаборатории на горизонтах глубиной 450 и 525 метров;
• дополнительно на горизонте 450 метров создается поперечная выработка для исследований массива горных пород внутри площади будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО.

Схема ПИЛ
РАО 1-го класса планируется захоранивать в вертикальных скважинах глубиной 75 метров, в толстостенных пеналах, с мощным бентонитовым барьером. РАО 2-го класса – в штабелях контейнеров в горизонтальных подземных выработках. Однако загрузка РАО начнется не раньше, чем через 10 лет.
До этого надо построить ПИЛ и провести в ней поэтапные исследования по 150 направлениям – это и дополнительные исследования пригодности горных пород для безопасного глубинного захоронения долгоживущих РАО, исследование свойств системы инженерных барьеров, созданных человеком, отработка транспортно-технологических схем строительства и эксплуатации объекта. Часть работ будет идти параллельно со строительством ПИЛ. Курировать проведение исследований будет Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН.

Вид на стройплощадку ПИЛ в 2019 году. Источник.
Строительные работы начались на объекте в 2018 году. Сейчас они ведутся на поверхности, идет выравнивание площадки, строительство наземных объектов, ведётся подготовка к горнопроходческим работам. Буровые работы начнутся в следующем году, после завершится строительство энергетического комплекса мощностью 40 МВт. На каждый ствол при проходке потребуется около 4 МВт, так что мощности будут с запасом. С началом бурения начнутся и исследования.
Помимо ПИЛ создается наземный Демонстрационно-исследовательский центр (ДИЦ). В нем будут тренироваться работать с оборудованием по обращению с РАО, с его упаковками и транспортными контейнерами, с системами контроля, а также работать с общественностью и экспертами. Т.е. это будет своего рода наземный офис ПИЛ.
Завершить создание ПИЛ планируют в 2026 году. Затем еще в течение минимум 5 лет буду идти исследования, однако планы могут сдвинуться, т.к. объект уникальный и заранее запланировать все нельзя, а ответственность огромная. Зарубежная практика такова, что исследования на подобных объектах идут минимум 10-20 лет. Плюс в том, что мы можем частично использовать чужой опыт.
После проведения всех исследований, где-то в 2030-х, начнется поэтапное строительство собственно пункта захоронения, а затем и его эксплуатация. Конечно, лишь в случае, если исследования подтвердят, что место пригодно для захоронения РАО 1-го и 2-го классов. Если нет, то его можно будет перепрофилировать под хранение менее долгоживущих отходов.

Цена вопроса

Как и большинство программ по атомному наследию, работы по созданию ПИЛ и ПГЗРО ведутся в рамках федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016-2020 годы и на период до 2030 года» (ФЦП ЯРБ-2). Бюджет проекта по созданию ПИЛ составляет 24 млрд рублей. По федеральному закону «Об обращении с РАО…» от 2011 года отходы поделены на федеральную собственность (то что накоплено до 2011) и собственность производителей РАО. Собственники отходов в будущем будут сдавать их на захоронение на платной основе, при этом текущие тарифы составляют около 1,4 млн. рублей за 1 м3 РАО 1-го класса и около 600 тыс. р. за 1 м3 РАО 2-го класса.
Использованные источники и полезные ссылки по теме:

1. Интервью научного руководителя ФГУП «НО РАО» Виктора Красильникова
2. Статья «Уйти на глубину», журнал Атомный эксперт.
3. Технологии окончательной изоляции РАО: Европейский опыт и тенденции
4. Обзор зарубежных практик захоронения ОЯТ и РАО
5. Подземная исследовательская лаборатория. Доклад Беллоны, 2018.
6. «Концепция создания подземной исследовательской лаборатории для пункта окончательной изоляции высокоактивных РАО в Красноярском крае». Доклад Ю.Д. Полякова, директора ФГУП «НО РАО»
7. А так же рекомендую документальный фильм «Убежище для атома. Подземные исследовательские лаборатории мира»: