Захоронение радиоактивных отходов

Удаление  РАО под морское дно

     Вариант удаления предполагает захоронение  под морским дном контейнеров  с радиоактивными отходами в соответствующую геологическую среду ниже  дна океана на большой глубине. Этот вариант был предложен для отходов низкого, среднего  и высокого  уровня активности. Вариации этого варианта включают:

-  хранилище, расположенное ниже  морского дна. Хранилище было  бы доступно с земли, с небольшого  необитаемого острова или с  сооружения, расположенного на некотором  расстоянии от берега;

-  захоронение радиоактивных отходов  в глубоких океанических осадках.  Этот метод запрещен международными соглашениями.

     Удаление  под морское дно нигде не было реализовано и не разрешено международными соглашениями.

     Удаление  радиоактивных отходов в хранилище, созданное ниже морского дна, рассматривалось Швецией и Великобританией. Если бы концепция хранилища ниже морского дна была бы признана желательной, то проект такого хранилища мог бы быть разработан так, чтобы гарантировать возможность будущего возврата отходов. Контроль за отходами в таком хранилище был бы менее проблематичен, чем при других формах удаления в море.

     В 1980-х годах  была исследована возможность  удаления отходов высокого уровня активности в глубоких океанских отложениях, и официальный отчет был представлен  Организацией экономического сотрудничества и развития. Для реализации этой концепции радиоактивные отходы планировалось упаковать в коррозионно стойкие контейнеры или стекло, которые помещались бы, по крайней мере, на 4000 метров ниже уровня воды в устойчивой глубокой геологии морского дна, выбранного как из-за медленного притока воды, так из-за способности задерживать перемещение радионуклидов. Радиоактивные вещества, пройдя через донные отложения, затем подверглись бы тем же самым процессам разбавления, дисперсии, диффузии и сорбции, которые воздействуют на радиоактивные отходы, удаленные в море. Этот метод удаления, следовательно, обеспечивает дополнительное сдерживание радионуклидов, если сравнивать с захоронениями радиоактивных отходов непосредственно на морском дне.

     Захоронение радиоактивных отходов в глубоких океанских отложениях могло бы быть выполнено двумя различными методами: с помощью пенетраторов (устройств  для проникновения внутрь отложений) или бурением скважин для мест размещения. Глубина захоронения  контейнеров с отходами ниже морского дна может изменяться для каждого  из двух методов. В случае использования пенетраторов контейнеры с отходами могли бы помещаться в отложения на глубину около 50 метров. Пенетраторы, весящие несколько тонн, погружались бы в воду, получая достаточный импульс, чтобы внедриться в отложения. Ключевой аспект захоронения радиоактивных отходов в отложения морского дна заключается в том, что отходы изолированы от морского дна толщиной отложений. В 1986 году некоторое доверие этому методу обеспечили эксперименты, предпринятые на глубине воды около 250 метров в Средиземном море.

     Эксперименты  наглядно показали, что пути входа, созданные пенетраторами, были закрыты  и вновь заполнены повторно взрыхленными отложениями примерно той же самой плотности, что и окружающие ненарушенные отложения.

     Отходы  также возможно помещать под морское  дно с помощью бурового оборудования, которое используются на больших глубинах в течение приблизительно 30 лет. По этому методу упакованные отходы можно было бы помещать в скважины, просверленные на глубину 800 метров ниже морского дна, с расположением самого верхнего контейнера на глубине около 300 метров ниже морского дна. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Удаление  в космическое пространство

     Этот  вариант ставит своей целью удаление радиоактивных отходов с Земли  навсегда, выбрасывая их в космос. Очевидно, что отходы при этом должны упаковываться так, чтобы  оставаться неповрежденными при сценариях самых немыслимых аварий. Ракета или космический челнок могли бы использоваться для запуска упакованных отходов в космическое пространство. Рассматривалось несколько конечных пунктов назначения отправки отходов, включая направления их в сторону Солнца, сохранение на орбите вокруг Солнца между Землей и Венерой и выбросом отходов вообще за пределы солнечной системы. Это необходимо из-за того, что размещение отходов в космическом пространстве на околоземной орбите чревато возможным их возвращением  на Землю.

     Высокая стоимость этого варианта означает, что такой метод удаления радиоактивных отходов мог бы быть подходящим для отходов высокого уровня активности  или для отработанного топлива (то есть для долгоживущего высокорадиоактивного материала, который относительно мал по своему объему). Переработка отходов могла бы потребоваться, чтобы отделить наиболее радиоактивные материалы для удаления в космическое пространство и, следовательно, уменьшить объем транспортируемого груза. Этот вариант не был реализован, и дальнейшие исследования не проводились из-за высокой стоимости и из-за аспектов безопасности, связанных с возможным риском неудачного запуска.

Обзор национальных стратегий и программ по обращению с РАО

     Объективной предпосылкой для сооружения геологических  хранилищ РАО являются природные условия страны, отвечающие требованиям геоэкологической безопасности. В 2001 г. специалисты группы Панджеа (Pangea) в сотрудничестве с национальными исследовательскими организациями изучили различные регионы мира на их геологическое и климатическое соответствие требованиям глубокого подземного хранилищаРАО. Потенциал нахождения большого стабильного и сухого региона определялся  по критериям: индекс сухости, тектоническая стабильность с учетом всемирной карты сейсморайонирования и отсутствие вулканизма.

     Исследование  Панджеа репрезентативно показывает перспективные регионы для размещения ГХ ВАО – это Юг Южной Америки (Аргентина), Юг Африки (ЮАР, Ботсвана, Намибия), Аравийский п-ов, Юг России и Казахстана, Китай, Монголия и Австралия. В областях с менее благоприятными природными условиями сооружение объектов ГХ ведется по ужесточенным нормативам сейсмостойкости. Например, сооружение хранилищ радиоактивных материалов в Японии обходится в 8 раз дороже, чем во Франции, и в 13 раз дороже, чем в Великобритании.

     Во  всех странах, где существуют ядерные  программы, проблема ядерных отходов  инициирует широкий политический и  общественный резонанс. Ряд стран  на законодательном уровне провозгласил подход глубокого захоронения ВАО в геологических формациях как основной вектор развития. Это США, Швеция, Финляндия, Япония, Россия, Китай, Бельгия, Индия, Швейцария и др.

     Великобритания  и Канада рассматривают все теоретически возможные подходы к обращению  с ВАО. Вариант глубокого захоронения  в геологических формациях не получил там общественной поддержки и его реализация отложена. В начале 2004 г. на рассмотрение Кабинета министров Великобритании консультативный совет представил 14 вариантов обращения с РАО, но до сих пор национальная стратегия в данной сфере не определена.  

     -  США. Закон о необходимости ГХ принят Конгрессом в 1982 г. Резолюцию по сооружению ГХ на площадке Юкка Маунтин Президент Дж. Буш подписал в 2002 г. Хранилище рассчитано на захоронение свыше 70 000 т. ВАО. Стоимость проекта к 2010 г. составит – 57 520 млн. долл. (48 239 млн. евро) и включает захоронения всего ОЯТ, которое будет получено от действующих и закрывающихся АЭС (~ 83 500 т.), а также ВАО от оборонной деятельности. Оценка отражает стоимость могильника, транспортировки и попутных программ. ГХ Юкка Маунтин рассчитано на 10 тысяч лет. Схема ГХ представлена на рис. 1.

Рис. 1: Схема ГХ Юкка Маунтин, США.

     -   Швеция. Современная стратегия по завершению ядерного топливного цикла сформировалась в конце 1970-х гг. Современные мощности шведской компании по обращению с ОЯТ и РАО – Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) – включают в себя централизованное промежуточное хранилище ОЯТ – CLAB, заполнение которого ожидается к 2015 г. До этого времени SKB планирует начать эксплуатацию могильника ОЯТ. Сейчас анализируются возможности двух площадок для ГХ: Форсмарк и Симпеварп.

     Концепция конечного захоронения ОЯТ SKB (KBS-3) включает в себя капсулирование ОЯТ в медные контейнеры-канистры и их помещение в бентонитовую глину в вертикальные скважины (15). Скважины выполнены в  кристаллическом скальном основании и соединены в туннельную систему, расположенную на глубине в 500 м. в (рис. 2).

     -  Финляндия. Исследования по ГХ начаты в 1983 г. В 2001 г. Парламент Финляндии поддержал кандидатуру площадки Олкилуото (Йураоки) на сооружение ГХ, мощностью до 4000 т. ОЯТ. Сооружение хранилища оценивается в 222 млн. евро. Стоимость всей программы страны по менеджменту ВАО составит около 1287 млн. евро и будет включать стоимость промежуточного хранения ОЯТ, транспортировки, могильника и попутных программ (например, лицензирования). В Финляндии уже есть опыт сооружения подземного хранилища: на АЭС Ловииза построено уникальное хранилище по захоронению средне- и низкорадиоактивных отходов.  

     -  Германия. Согласно Ядерному энергетическому акту 1959 г., Германия придерживается концепции геологического захоронения ВАО. До 1998 г. рассматривалось 2 площадки: Горлебен и Конрад. Коалиционное правительство, находящееся у власти с 1998 г., постановило с 2001 г. начать поиск «с чистого листа» только одной площадки для ГХ всех видов ВАО. К концу 2004 г. запланировано определить процедуру выбора площадки, а затем до 2020 г. выбрать площадку. Стоимость проектов ГХ на 1996 г. оценивалась: Горлебен 2290 млн. евро; Конрад 1370 млн. евро. В связи с пересмотром площадки, эти цифры уже не имеют силы. 

     -   Япония. Согласно национальной стратегии Японии, остеклованные ВАО должны быть помещены в ГХ на глубину более 300 м. Сейчас объявлено открытое приглашение регионам-добровольцам представить свои предложения по размещению у себя ГХ. Вся национальная программа по обращению с ВАО составит около 22 250 млн. евро и включает стоимость НИОКР, могильника мощностью 40 тыс. канистр остеклованных ВАО, управление и налоги. 

     -   Россия. Стратегическим направлением развития атомной энергетики РФ является замыкание ядерного топливного цикла, в результате которого должны обеспечиваться минимизация образования РАО с последующим захоронением. В рамках российского проекта геологического захоронения ВАО под площадку рассматриваются варианты Железногорска и Краснокаменска.  

      -   Испания. Определение площадки для ГХ начато в 1986 г., и в его рамках установленных перспективные регионы. Из-за общественного сопротивления с 1997 г. работы остановлены; окончательное решение по площадке отложено на 2010 г. Вся национальная программа по обращению с ВАО составит около 10 млрд. евро. и включает стоимость программ по обращению с ОЯТ, высоко-, средне- и низкоактивными отходами, а также стоимость вывода АЭС из эксплуатации. 

     -   Чехия. В 1998 г. было отобрано 8 потенциальных площадок, окончательное решение по выбору площадки планируется принять к 2025 г. По расчетам, стоимость проекта ГХ составит 1 472 млн. евро, включая стоимость НИОКР, могильника ОЯТ и попутных программ (например, по связям с общественностью).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     Таким образом, можно сделать вывод  о том, что наиболее реальным перспективным способом утилизации радиоактивных отходов  является их захоронение геологической среде. Экономическая ситуация в нашей стране  не позволяет использовать  альтернативные дорогостоящие способы захоронения  в промышленных масштабах.

     Поэтому важнейшей задачей геологических  исследований будет исследование оптимальных геологических условий для безопасного захоронения РАО, возможно на территории конкретных предприятий атомной промышленности. Наиболее быстрым путем решения задачи является использование скважинных могильников, сооружение которых не требует больших капитальных затрат и позволяет начать захоронение ВАО в сравнительно небольших по размерам геологических блоках благоприятных пород.

     Представляется  актуальным создание научно-методического  руководства по выбору геологической среды для захоронения высокоактивных отходов и определение на территории России наиболее перспективных мест для сооружения могильников.

     Проблема  безопасного захоронения РАО  является одной из тех проблем, от которых в значительной мере зависят масштабы и динамика развития ядерной энергетики.  Генеральной задачей безопасного захоронения РАО является разработка таких способов их изоляции от биоцикла, которые позволят устранить негативные экологические последствия для человека и окружающей среды. Конечной целью заключительных этапов всех ядерных технологий является надежная изоляция РАО от биоцикла на весь период сохранения отходами радиотоксичности.