Захоронение отходов
Ядерные отходы могут оставаться смертельно опасными в течение десятков тысяч лет. Но как предупредить будущие поколения, что они стоят на ядерном захоронении, когда рядом не останется никого, кто говорил бы на нашем языке? Это проблема настолько серьезная и интересная, что её решением занимались десятки умнейших людей, от Карла Сагана до Станислава Лема. А одним из обсуждавшихся решений было выведение специального вида радиоактивных котов.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 ноября 2023 года; проверки требует 1 правка.
Радиологи́ческое ору́жие
Радиологическое оружие — разновидность оружия массового поражения (ОМП), использующая в качестве поражающего фактора ионизирующее излучение радиоактивных материалов. Так как смерть от лучевой болезни (фаза видимого клинического благополучия) – самая мучительная из всех, радиологическое оружие является самым негуманным из всех изобретенных.
Самый простой вариант радиологического оружия — грязная бомба, состоящая из контейнера с радиоактивным изотопом (изотопами) и заряда взрывчатого вещества. При подрыве заряда взрывчатого вещества контейнер с изотопами разрушается, и радиоактивное вещество распыляется ударной волной на большой площади.
Конкретное исполнение бомбы может быть различным в зависимости от количества и свойств исходного материала. Одним из вариантов грязной бомбы может быть намеренный подрыв установки невоенного назначения, использующей радиоактивные материалы.
Кобальтовая бомба
Помимо грязных бомб рассматривалось также механическое распыление радиоактивного материала. Идею кобальтовой бомбы высказал в 1950 году Лео Силард в качестве примера оружия, способного превратить континенты на долгое время в нежилые земли. Созданный взрывом высоко в стратосфере, изотоп 60Co способен рассеиваться на больших площадях, заражая их. Такие бомбы никогда не испытывались и не изготавливались из-за отложенности и непредсказуемости эффекта их действия.
Последствия аварии на Чернобыльской АЭС
Последствия аварии, случившейся на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года, можно рассматривать как иллюстрацию того, что может быть результатом применения грязной бомбы, только с очень большой натяжкой. Энергетический эквивалент теплового взрыва составил несколько десятков тонн тротила (от 30 до 100 по разным оценкам).
Эффективность диспергирования (измельчения и пылеобразования) материала активной зоны реактора обусловлена тем, что взрыв открыл путь к испарению в атмосферу разогретых материалов активной зоны реактора в течение длительного времени. Таким образом, взрыв на ЧАЭС по сути формирования поражающих факторов ближе не к взрывам, а к пожарам.
Новости
Британия закроет свой последний исследовательский реактор
Реакторный центр Имперского колледжа в Аскоте, Англия, стал первой выведенной из эксплуатации в соответствии с современными требованиями реакторной площадкой в Великобритании. На данный момент это третья на практике Соединенного Королевства реакторная площадка, полностью выведенная из эксплуатации. Территория, на которой он располагался, теперь открыта для дальнейшего использования.
Модернизированный пункт дистанционного управления поможет в выводе объединённого европейского токомака (JET) из эксплуатации
Диспетчерский пункт дистанционного управления JET, расположенного в Калхэмском центре термоядерной энергии (Великобритания), перенес значительную модернизацию, сделавшую его одной из самых продвинутых роботизированных систем дистанционного управления в мире.
Процесс рассмотрения лицензии на расширение хранилища Эль-Кабриль продолжается
Правительство Испании опубликовало Заявление о воздействии на окружающую среду (EIS) проекта по строительству юго-восточной платформы для захоронения радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности в хранилище Эль-Кабриль.
Анонс номера
В этом номере Вы можете прочесть следующее:
- об общественной приемлемости проектов по захоронению РАО;
- о зарубежном опыте и результатах испытаний материалов на основе цемента для обеспечения долговременной безопасности хранилищ радиоактивных отходов;
- о стратегии обращения с радиоактивными отходами в Республике Беларусь;
- о современных научных исследованиях в сфере переработки, кондиционирования, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов, новостях российской атомной отрасли и международного сотрудничества.
Скачок цен на углеводороды в Европе
Скачок цен на углеводороды в Европе подхлестнул давние споры о судьбе атомных электростанций. На этом фоне экологические активисты не устают твердить о сотнях тысяч тонн радиоактивных отходов, загрязняющих нашу планету. Но если отделить правду от мифов, окажется, что эти отходы могут стать ценнейшим источником энергии и редких металлов, напоминает научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев.
Атомные электростанции и их вклад в энергетику
Атомные электростанции (АЭС) появились еще в 1950-х, но до сих пор их вклад в мировую электрогенерацию составляет всего 10%. При этом больше половины всей атомной энергии вырабатывается в трех странах — США, Франции и Китае. Россия в 2019 году находилась на четвертом месте (7,5% мировой атомной генерации).
Причины скромного вклада атомной энергии
Скромные объемы и географическая неравномерность атомной генерации объясняется несколькими причинами. Главная из них — режим нераспространения ядерного оружия. Даже сугубо мирный реактор требует обогащенного урана и может использоваться для наработки плутония, а отсюда не так уж далеко до создания атомной бомбы. Естественно, что оборот соответствующих технологий строго контролируется.
Проблемы и споры вокруг экологичности АЭС
Не последним фактором остаются и яростные споры об экологичности АЭС, в которых факты смешиваются с мифами и популистскими заявлениями. Примером противоположного отношения к атомной энергетике могут служить Франция и Германия. Первая имеет 56 действующих реакторов и по числу атомных тераватт-часов в 2019 году занимала второе место после США (399 ТВт∙ч против 843). Вторая с 2011 года последовательно сворачивает атомную энергетику и планирует заглушить последние три реактора к концу этого года. То есть даже в странах первого мира отношение к мирному атому определяется тем, какая политическая сила стоит у власти.
Роль ядерной энергетики в Европе и мире
Между тем Европейский союз собирается и дальше бороться с углеродными выбросами, ведущими к глобальному потеплению. В последнее время масла в огонь подлил скачок цен на углеводороды и политические разногласия с Россией. А возобновляемые источники не могут обеспечить Европу энергией, даже если закрыть глаза на их собственный углеродный и экологический след. В этих условиях альтернативы ядерной энергетике просто нет. Неудивительно, что в конце 2021 года Еврокомиссия предложила считать атомную энергетику зеленой.
Радиоактивные отходы и их управление
Радиоактивные отходы (РАО) – это вещества и предметы, которые содержат радиоактивные изотопы и непригодны для повторного использования. РАО бывают твердыми, жидкими и газообразными. Примеры жидких радиоактивных отходов включают в себя воду, используемую в первом контуре атомного реактора, растворы из сцинтилляционных счетчиков и т.д. К газообразным отходам относятся различные выбросы из вентиляционных систем на производствах по переработке ядерных материалов.
Твердые радиоактивные отходы
Твердые радиоактивные отходы включают большой список загрязнённых предметов: емкости, приборы, фильтры, твердые материалы и инструменты из радиационных лабораторий, больниц и медицинских центров.
Классификация радиоактивных отходов
Существует несколько классификаций радиоактивных отходов. Отходы классифицируют не только по агрегатному состоянию, но и по уровню радиоактивности. Разные классы отходов требуют определенного подхода к захоронению.
Отработавшее ядерное топливо
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) нельзя отнести к ядерным отходам. В России ОЯТ используют повторно – в реакторах на быстрых нейтронах. Однако так происходит не везде. Изначально ОЯТ применяли для создания ядерного оружия. Сделано это было для того, чтобы снизить распространение ядерного оружия.
Во второй половине XX века в США и некоторых других странах запретили переработку отработавшего топлива. Сделано это было для того, чтобы снизить распространение ядерного оружия. Позднее запрет на переработку сняли.
Опасность переработки отработавшего ядерного топлива
Еще один важный аспект, налагающий ограничения на переработку ОЯТ – опасность переработки. Чтобы снизить риски радиационного заражения, перерабатывающий комплекс должен функционировать максимально слаженно. На сегодняшний день всего 4 страны (в том числе и РФ) смогли позволить себе выстроить подобное предприятие.
Несмотря на это, основную часть топлива по-прежнему отправляют на временное хранение для того, чтобы через десятки лет использовать его повторно.
Безопасное обращение с радиоактивными отходами
В середине XX века, в период бурного развития ядерной промышленности и вооружения, к вопросу опасности ядерных отходов относились невнимательно. Существовала теория, что радиоактивные отходы достаточно распылить или разлить в водоемы. Однако здесь кроется серьезная проблема: радионуклиды накапливаются и концентрируются в тканях животных и растений. Это значит, что даже если тщательно распылить отходы, добившись очень низкой концентрации радиоактивного вещества здесь и сейчас, рано или поздно оно вновь сконцентрируется в продуктах питания.
Из этого следует, что радиоактивные отходы необходимо перерабатывать или хранить таким образом, чтобы ядерное вещество не попало в грунтовые воды и не разнеслось.
Обращение с разными типами радиоактивных отходов
С низко- и среднеактивными отходами дело обстоит проще. Жидкие отходы выпаривают, чтобы уменьшить их объем. Затем сухой остаток перемешивают с бетоном или битумом. Полученную смесь закладывают в герметичные емкости и захороняют на ядерных полигонах. Твердые сжигают, прессуют, смешивают с бетоном и так же закладывают в контейнеры.
Сложность обращения с высокоактивными отходами состоит еще и в том, что период их полураспада (и время, на протяжении которого они сохраняют опасные свойства) может длиться тысячи лет.
Сейчас в некоторых странах (в том числе и в России) существуют глубинные геологические захоронения. Недра земли надежно изолируют опасные отходы на очень большой временной промежуток.
Чтобы понять, как быть, в 1981 году Министерство энергетики США создало специальную группу, известную как Целевая группа по человеческому вмешательству (Human Interference Task Force). Она состояла из нескольких сотен экспертов: лингвистов, археологов, антропологов, материаловедов, писателей-фантастов и футуристов. Им поставили цель: разработать систему предупреждения о ядерной угрозе, которая смогла бы работать и спустя тысячи лет. Группу возглавил известный семиотик Томас Себеок.
Своей метод группа изначально разрабатывала для Юкка-Маунтин — огромного хранилища высокоактивных отходов в Неваде, расположенного под горой недалеко от атомного полигона, где было произведено больше 900 ядерных взрывов. Этот проект, кстати, так до сих пор и не открыт, хотя на него были потрачены десятки миллиардов. В основном — из-за чрезвычайной сложности проектирования ядерного хранилища. Но ученые считают, что, когда строительство Юкка-Маунтин будет завершено, этот репозиторий сможет безопасно хранить отходы примерно два миллиона лет.
После первоначального обсуждения идей немецким Журналом Семиотики в 1982-1983 гг. был проведен опрос, в ходе которого читатели выдвигали свои предположения о том, как можно сообщать людям об опасностях хранилища ядерных отходов через десятки тысяч лет. Одним из самых убедительных был план Томаса Себеока. По сути, он предлагал создать особую касту «ядерных жрецов», которые в устном порядке передавали бы информацию будущим поколениям — через легенды, мифы и ритуалы.
План Себеока был основан на идее католической церкви, которой удается передавать свои послания относительно нетронутыми на протяжении уже двух тысяч лет. Было также доказано, что менее формальные стили устной традиции, такие как исландские семейные саги, сохраняют очень высокую степень точности через тысячу лет — несмотря на то, что у них даже нет текста, который был бы где-либо записан.
План в итоге был отвергнут, но не по той причине, о которой вы могли бы подумать. Было решено, что наличие эксклюзивного доступа к такой информации может привести к возникновению привилегированного класса. Такая система способствует созданию иерархий, «атомные жрецы» могут получить политическое влияние, а люди, не входящие в эту «эксклюзивную касту», могут попытаться завладеть информацией силой. Если же попытаться распределить информацию о хранилищах, чтобы сделать её не такой эксклюзивной и желанной, вряд ли получится сохранить культуру жрецов и ритуалов. Всё это станет обыденностью, и люди быстро об этом забудут.
Другие предложения были ещё более диковинными. Например, Станислав Лем, польский писатель-фантаст, выступил с идеей периодически запускать на орбиту спутники, которые передавали бы информацию о токсичных объектах на Землю в течение тысяч лет. С аналогичным предложением выступил режиссер Филипп Зоннтаг, выступавший за «искусственную луну в небе» как за самое безопасное место для хранения информации о хранилище Юкка-Маунтин.
Еще одна идея Лема заключалась в том, чтобы биологически модифицировать ДНК растений и создать такие из них, которые смогут расти только рядом с репозиторием. Их наличие будет информировать людей о потенциальной опасности. ДНК так называемых «атомных цветов» будет содержать необходимые данные как о местонахождении хранилища, так и о его содержимом. Достаточно развитые цивилизации, способные раскодировать ДНК и увидеть наличие в нём искусственно встроенного сообщения, смогут понять все те места, куда им лезть не стоит.
Впоследствии Лем признал, что проблема с его идеей заключалась в том, что люди вряд ли будут помнить значение атомных цветов 10 000 лет спустя — и, следовательно, вряд ли смогут догадаться расшифровать ДНК в поисках информации. Кроме того, эти растения за такой срок могут вымереть.
В том же духе один итальянский семиотик предложил разводить «радиационных кошек», которые меняли бы цвет при приближении к радиоактивным объектам. Его мысль заключалась в том, что, основываясь на долгой истории сожительства людей и кошек, есть хороший шанс, что это продолжится и в будущем. Скорее всего, даже через десятки тысяч лет люди будут жить с кошками. И тогда наши кошачьи друзья смогут предупредить нас об опасности.
После двух лет обсуждений Целевая группа по человеческому вмешательству выпустила для Министерства энергетики США большой технический отчет, содержащий их окончательные рекомендации. Неудивительно, что ни лучевые кошки, ни радиоактивные цветы, ни спутники не попали в их список. Вместо этого целевая группа предложила воздвигнуть над участком большой монумент, состоящий из нескольких каменных монолитов с информацией на всех человеческих языках. А также создать подземное хранилище с более подробной информацией и ряд земляных стен, преднамеренно затрудняющих доступ к участку.
Долговременно хранящимся «памятником», по мнению группы, может служить и так называемый «Пейзаж с шипами» — масса огромных шипов неправильного размера, торчащих из земли во всех направлениях. Это создаст у зрителя ощущение, что внутри, под землей, что-то сильно не так. И лезть туда без особого плана не стоит.
Кроме того, группа рекомендовала распространить подробную информацию о репозитории среди библиотек по всему миру, чтобы предотвратить некую катастрофическую потерю этой информации, как случилось в Александрийской библиотеке. Даже в случае стихийного бедствия на одном из континентов данные об опасном репозитории должны сохраниться.
Что касается характера самого сообщения, которое можно разместить на монолите, то в 1993 году Национальная лаборатория Сандия, одна из шестнадцати лабораторий Министерства энергетики США, занимающихся разработкой и испытанием компонентов ядерного оружия, выпустила пример того, что можно перевести на другие языки. Вышло довольно длинно:
Отправка этого сообщения была важна для нас. Мы считали себя мощной культурой.
То, что лежит здесь, было для нас опасно и отталкивающе. Это сообщение является предупреждением об опасности.
Опасность все еще существует в ваше время, как и в наше.
Это опасность для организма, она может убить.
Форма опасности — излучение энергии.
Опасность высвобождается только в том случае, если вы существенно потревожите это место физически. Лучше избегать этого места и оставить его необитаемым.
В отчете лаборатории Сандрия также рекомендовалось, чтобы любое такое сообщение состояло из четырех уровней возрастающей сложности:
Памятник с этим посланием всё еще предстоит реализовать в реальной жизни. В основном потому, что со строительством самого хранилища Юкка-Маунтин постоянно возникают разные проблемы, откладывающие запуск. Но через сто лет, когда строительство завершится, репозиторий отработает свой срок и будет полностью заполнен, а сверху него отстроят «пейзаж с шипами», такое послание там будет размещено.
Грязная бомба в киноиндустрии
Через десять лет после того, как в 1985-м первая целевая группа опубликовала свой отчет, правительство США созвало еще одну группу — чтобы переработать предупреждающие сообщения о ядерной опасности под новый экспериментальный завод по изоляции отходов в Нью-Мексико. Им нужно было придумать новое послание для того самого WIPP, которое в 1999 году стало первым (и пока остается единственным) геологическим хранилищем ядерных отходов в США.
Группа, как и в первый раз, состояла из довольно странной смеси инженеров, лингвистов, антропологов, археологов, геологов и художников. Пригласили даже Карла Сагана, известного астрофизика, составлявшего в том числе послание внеземным цивилизациям, которое было отправлено за пределы Солнечной системы на «Вояджере» в 1977 году.
Чтобы обеспечить широкий спектр идей, экспертов WIPP разделили на две группы. Группа А сосредоточилась на более архитектурном подходе и спроектировала ряд «угрожающих земляных валов» — внушительных знаков, которые предостерегали бы наших потомков. Группа Б вместо этого решила разрабатывать способы доступного донесения информации о том кошмаре, который скрыт под землей (прямо как какой-нибудь Балрог в Мории). То есть они решили не пытаться отпугнуть будущих посетителей, а пытаться их обучить.
Земляные работы, спроектированные Группой А, помимо ландшафта, усеянного огромными шипами, включали гигантскую «черную дыру» из окрашенного бетона или гранита, которую надлежало бы разместить над участком. Вокруг предлагалось разместить сеть из сотен каменных блоков размером с дом, окрашенных в черный цвет и расположенных в виде неправильной квадратной сетки — напоминающие «улицы», но которые кажутся зловещими и никуда не ведут. Крупные шипы и блоки предназначены в том числе и для того, чтобы сделать территорию вокруг репозитория совершенно непригодной для сельского хозяйства или любого другого будущего использования.
Все эти структуры будут сопровождаться базовой информацией и разными предупреждающими сообщениями. А также символическими изображениями, вроде черепа с костями и лица со знаменитой картины Эдварда Мунка «Крик».
В целом, ученые надеются, что их угрожающего вида гигантский мемориал как минимум передаст нашим потомкам идею о том, что «отправка этого послания была крайне важна для нас» и что «здесь находится опасность».
Группа Б, со своей стороны, сосредоточилась на том, как можно передавать сообщения в далекое будущее. Учитывая относительно короткий «срок годности» человеческого языка, это очень непростая задача. Группа рассмотрела различные эмблемы, используемые для обозначения опасности или места размещения отходов, и выбрала некоторые из них, которые должны разместить по всему хранилищу и вокруг него. Но ученые также признали, что вероятность того, что эти символы сохранят свое значение с течением времени, довольно низка. Несмотря на убежденность Сагана, остальным показалось, что черепа и скрещенных костей недостаточно для стоящей перед ними задачи. Хотя сейчас, конечно, вреда от такого маркирования ядерных отходов тоже нет.
Джон Ломберг, художник, тесно сотрудничавший с Саганом при разработке послания «Вояджера», а также на пластинок, размещенных в WIPP, писал:
Когнитивный психолог из нашей команды считает, что универсальные юнгианские архетипы страха и опасности существуют не во всех культурах. Племена индейцев не обязательно видят череп как нечто угрожающее.
Текущие символы в целом определяются культурой. Мы не можем быть уверены, что у существ из будущего она будет такой же.
Вместо использования символов группа рассматривала возможность размещения в WIPP пиктограмм — где изображение имело бы прямое отношение к предмету, который оно изображает. Примерно так, как наскальные рисунки, значение которых хорошо сохранилось до нашего времени. Но даже в таком случае было решено, что риск неправильного толкования очень высок.
Одно из предложенных изображений. Такие пластины должны тысячами размещать вокруг репозитория на разных глубинах
В конце концов группа Б решила, что одним из самых эффективных способов передачи информации является использование научных диаграмм, таких как схема устройства атома или таблица Менделеева — которые, вероятно, будут понятны любому обществу будущего, даже обществу с относительно низким уровнем научных знаний. Обе эти диаграммы можно легко использовать, чтобы дать знать следующим поколениям, что под землей находятся продукты деятельности урана и плутония.
А если человечество будущего не будет способно понять даже это — тут уже ничего не поделать. Остается надеяться, что шипы, «черные дыры» и земляные валы вокруг натолкнут их на мысль, что здесь что-то не так.
Испытания элементов радиологического оружия и его распространение
После создания БРСД Р-5 по распоряжению Совмина СССР от 13 августа 1955 г. и постановлению СМ СССР от 16 ноября 1955 были начаты работы под шифром «Генератор-5» по разработке специальной боевой части для неё, закончившиеся тремя испытательными пусками с 5 сентября по 26 декабря 1957 года. Для снаряжения БЧ ядерными материалами применялся специально разработанный защищённый самоходный манипулятор «объект 805» массой 72 тонны.
Угрозы террористического применения радиологического оружия
В 1999 году экспериментальный завод по изоляции отходов в 40 километрах от Карлсбада в штате Нью-Мексико принял свою первую партию ядерных отходов высокой активности. Его проектировали с 1973 года на месте бывших соляных шахт, и сейчас это огромнейшая сеть тоннелей, простирающихся почти на километр вглубь Земли. Завод называют WIPP (Waste Isolation Pilot Plant), и он призван безопасно хранить растущие запасы ядерных отходов Соединенных Штатов в течение как минимум следующих 10 000 лет. А в перспективе, как считают его разработчики — в течение следующего миллиона.
Это только наружная часть. Под землей комплекс на несколько порядков больше
Это огромное сооружение на 180 тысяч кубических метров, принимающее отходы с высоким содержанием альфа-излучения от военной и исследовательской атомной промышленности. Захоронение осуществляется на глубине 660 метров. А вокруг — довольно малонаселенный район пустынного юга страны, где почти не текут грунтовые воды.
За двадцать с лишним лет работы WIPP пять из восьми подземных залов в нём уже заполнили. Ожидается, что к 2035 году шахты в заводе будут заполнены полностью, и его законсервируют. Пещеры сверху обрушат, и ядерные отходы окажутся запечатаны под 13 толстыми слоями бетона и грунта. Потом соль из окружающих залежей будет просачиваться и заполнять различные щели и трещины, окружающие бочки с отходами. И примерно через 75 лет отходы станут полностью изолированы от окружающей среды.
А что потом?
Как оказалось, основная проблема связана даже не столько с инженерией, сколько с лингвистикой. А именно: как разработать предупреждающее сообщение о хранилище, которое будет понятно будущим поколениям людей, которые могут столкнуться с ним сотни тысяч лет спустя? Потому что, если кто-то по каким-то причинам начнет рыть в этом месте или решит его потревожить, территория на сотни километров вокруг может оказаться непригодной для жизни.
Как показать, что это место стоит обходить стороной? И чтобы наши потомки это поняли? Решение тут, мягко говоря, непростое. Люди научились писать всего около 5500 лет назад, и тем не менее многие древние языки уже навсегда утеряны для истории. Мы даже не знаем, как звучала латынь, хотя половина наших письменностей на ней основана. Об этрусских, древнеегипетских, древнегреческих, шумерских, финикийских и других языках нечего и говорить. А они, если смотреть исторически, были с нами ещё совсем недавно.
Тогда с какой стати надпись "Keep out! Toxic waste below!" будет воспринята хоть кем-то через пару тысячелетий? Даже если буквы не изменятся, значения слов могут стать хоть прямо противоположными. Слово "toxic" вообще может стать чем-то заманчивым, и люди (или кто там будет) станут копать с удвоенным рвением.
Ещё одна изначальная идея состояла в том, чтобы просто захоронить отходы и забыть о них. Вычеркнуть это событие из своей истории. Надеяться, что это место никогда не найдут.
На сегодня почти все ответственные органы согласны с тем, что места опасных отходов надо как-то маркировать. Но тогда остается ключевой вопрос: как вообще это сделать?
Сила в скорости
Обычный реактор за один цикл перерабатывает в плутоний менее 1% урана-238. Более эффективны в деле наработки плутония реакторы на быстрых нейтронах (РБН). Что это такое?
Атомные ядра делятся под ударами нейтронов. В обычных реакторах нейтроны специально замедляются, чтобы вероятность деления была выше. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей.
У РБН есть и другие преимущества. MOX-топливо «горит» в них более эффективно, чем в обычных реакторах. А еще они могут «дожигать» самые активные радионуклиды, значительно снижая радиоактивность ОЯТ. В то же время быстрые реакторы устроены сложнее медленных и, соответственно, стоят дороже.
Сегодня в мире действует около 20 реакторов на быстрых нейтронах. Из них всего два промышленных — и оба в России, на Белоярской АЭС. По мнению многих экспертов, именно за быстрыми реакторами — будущее атомной энергетики. В том числе и потому, что они лучше встраиваются в цикл переработки отработанного ядерного топлива.
Послание с надеждой
Обе группы WIPP представили свои рекомендации в 1994 году. Их проверила и приняла та же лаборатория Сандия. Через пять лет экспериментальный завод получил на хранение свою первую партию ядерных отходов. Но пока что ни один из маркеров или предупреждающих сообщений на практике не реализован. И маловероятно, что это изменится в ближайшее время — до тех пор, пока завод активно работает и охраняется (что, вероятно, будет продолжаться еще минимум столетие), это и не нужно. В 2035 году репозиторий будет опломбирован, но его охрана из бюджета страны уже оплачена как минимум на пятьдесят лет вперед.
Некоторые из предложенных вариантов
Одним из наиболее важных, но часто игнорируемых аспектов «ядерной семиотики» является ее универсальный характер. Хотя WIPP является всего одним из пяти действующих глубоких геологических хранилищ ядерных отходов в мире, есть еще несколько подобных работающих репозиториев, и еще с десяток строится в таких странах, как Канада, Франция, Финляндия и Германия. Пока что США являются единственной страной, которая поручила группам экспертов разработать предупредительные сообщения о будущих свалках ядерных отходов. А другие страны, похоже, смогут скопировать у них решение этой проблемы.
Стандартизированное предупреждающее сообщение, расположенное на каждом таком объекте по всему миру, может помочь предотвратить широкомасштабную катастрофу, если наши потомки когда-нибудь задумаются о том, чтобы открыть одно из ядерных хранилищ. Если будущие поколения обнаружат еще одно глубокое геологическое захоронение, которое выглядит точно так же, как и то, которое они открыли ранее с катастрофическими результатами, они, по крайней мере, точно не повторят эту ошибку.
Мы не можем контролировать будущее, всё, что мы можем — это дать им все факты и предупреждения и предоставить возможность решать самим.
Вряд ли потомки будут о нас очень высокого мнения, обнаружив одно из таких захоронений. Но пока что лучшие мыслители планеты ничего другого не придумали.
Промокод для читателей нашего блога!
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — по промокоду HabrFIRSTVDS.
50 тысяч активных серверов и 10 тысяч клиентов, которые с нами больше 5 лет.
Размером с многоэтажку
После извлечения из реактора отработанное топливо помещается в пристанционное хранилище, где хранится 1–5 лет. За это время самые активные нуклиды распадаются. Уже через год активность ОЯТ уменьшается в 10 раз, а через пять лет — в 35 раз. После этого отработанное топливо готово к транспортировке на перерабатывающий завод или в место длительного хранения.
На конец 2016 года во всем мире хранилось 265 000 т непереработанного ОЯТ, и еще 127 000 т было переработано. Исходя из плотности диоксида урана (основного компонента как свежего, так и отработанного топлива), вся эта масса уместится в куб с ребром 33 м. Эту цифру полезно иметь в виду, слушая речи экоактивистов о планете, заваленной ядерными отходами.
При желании все накопленное в мире ОЯТ можно захоронить в одном не слишком большом могильнике. Правда, большинство правительств не рвутся снискать своей стране славу ядерной свалки. Пока на строительство могильников решились только Финляндия и Швеция. Захоронения будут располагаться в скальной породе на глубине более 500 м под дном Балтийского моря. Многослойная защита предотвратит утечки радионуклидов в окружающую среду. Могильники планируется ввести в строй в 2020-х годах.
Применение оружия, обладающего радиологическим поражающим эффектом в боевых действиях
По состоянию на 2015 год неизвестны сколько-нибудь системные открытые исследования долговременного действия радиологической поражающей компоненты этих боеприпасов на местностях их применения. Вопрос о том, следует ли отнести их к радиологическим, остаётся предметом публичной пропагандистской дискуссии.
Где в Приволжье хранят радиоактивные отходы
Редакция «ФедералПресс» / Республика Татарстан 26 АПРЕЛЯ, 2023
Трагедия на Чернобыльской АЭС произошла ровно 37 лет назад, став самой крупной техногенной аварией в истории человечества. По подсчетам ученых, местность, где произошла авария, будет непригодна для жизни еще в течение нескольких веков. Высокий уровень радиации и токсичный мусор на долгие годы закрыли от людей ранее процветающую землю. Но радиоактивные отходы хранят и на территории России, в том числе в Поволжье. Где находятся эти опасные территории и какую опасность представляют для окружающего мира – читайте в материале «ФедералПресс».
Уничтоженные ракеты и ядерное кладбище
Регион считается крупным промышленным центром. Кроме автопрома и черной металлургии, здесь активно развивают ядерные технологии. К потенциально радиационно опасным объектам относятся:
Пункт захоронения токсичных отходов, который находится рядом с городом Семеновым, – один из самых известных ядерных объектов в Нижегородской области. Он существует с 1960 года и поставлен на государственный учет объектов, которые вредят окружающей среде. Что же там хранится? На полигоне перерабатывают и закапывают в землю опасные отходы, образующиеся при использовании радиоактивных веществ в промышленности, медицине и науке.
Официальные данные говорят о том, что уровень радиации на полигоне не превышает 7–15 микрорентген в час. Безопасный уровень облучения для человека – 20 микрорентген в час, с учетом этого Семеновский ПЗРО считается вполне безобидным. Однако ученые предполагают, что он все же наносит вред здоровью жителей региона. По данным Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена, в 2021 году Нижегородская область вошла в лидеры по заболеваемости онкологией. Специалисты связывают это с микроутечкой радиоактивных веществ из Семеновского могильника.
Как живут в чернобыльской зоне отчуждения: рассказал местный житель 26.04.2021, 06:02
В области есть еще одно токсичное «кладбище», которое вызывает опасения у жителей. Это Центр ликвидации межконтинентальных баллистических ракет, расположенный в поселке Суроватиха Дальнеконстантиновского района. Изначально здесь была база хранения военной техники, но в середине 90-х ее перепрофилировали под полигон, где уничтожали самое мощное оружие на Земле. Этому способствовало заключение Договора между СССР и Америкой о ликвидации ракет средней и меньшей дальности.
С 1992 года на полигоне в Суроватихе утилизировано 448 единиц ракетного оружия. К слову говоря, из одной ракеты получалось примерно четыре килограмма чистого золота и 100 килограммов серебра. Сейчас же там производят и хранят ракетное топливо.
Всероссийский могильник
В 1963 году рядом с деревней Докторовка построили так называемый Татищевский пункт хранения ядерных отходов. Он состоит из одного надземного и четырех подземных хранилищ. Сюда свозят отходы не только с саратовских предприятий, но и с близлежащих регионов России: Воронежской, Липецкой, Тамбовской, Курской, Пензенской, Белгородской областей.
По проектной документации, эксплуатировать хранилище можно было в течение 50 лет, то есть срок вышел в 2013 году. Но, по словам представителей Приволжского филиала «РосРАО», в 2011 году полигон реконструировали: упаковали старые контейнеры в более надежную оболочку и поместили в новое хранилище – это позволило законно продолжить использовать могильник.
В 2017 году появилась информация, что Татищевский ПХРО забит до отказа. Об этом стало известно из сведений на портале «Госзакупки». «РосРАО» хотел купить новые емкости для хранения мусора, при этом предполагалось, что находиться они будут на открытом пространстве, так как под землей места уже не осталось.
Скрытая угроза: где в Поволжье хранят радиоактивные отходы 07.07.2021, 07:00
Однако в 2020 году срок эксплуатации Татищевского полигона решили продлить вновь.
Зараженные деньги
На территории республики расположен крупный полигон, который относится к Казанскому Приволжскому отделению «РосРАО», более известному как спецкомбинат «Радон». Захоронение появилось еще в советские годы и представляет собой три хранилища твердых радиоактивных отходов. Полигон находится в Высокогорском районе, недалеко от столицы Татарстана.
Начальник управления по коммуникациям «РосРАО» Денис Плещенко рассказывал, что в хранилища поступают отходы, которые косвенно связаны с радиацией. Например, это грунт из тех мест, где произошла утечка. Но на полигоне доживают свой век и более интересные предметы.
«Может быть зараженная одежда или даже зараженные деньги. У нас был случай, когда нам привозили такие деньги. Сюда же относятся и отходы из медицины, например онкологических центров», – рассказал Плещенко.
На первый взгляд может показаться, что такой полигон вполне себе безобиден – риски выглядят минимальными. Но жители такому соседству совершенно не рады. Вблизи от «Радона» раздавали бесплатные земли многодетным семьям, и люди очень опасались радиационного заражения. Они требовали ликвидировать могильник еще 10 лет назад. «РосРАО» предпринимал попытки зачистить полигон: в 2014 году решили построить временные хранилища радиоотходов, которые в дальнейшем вывезли бы за пределы Татарстана. Планировалось, что опасное «кладбище» полностью ликвидируют к 2022 году. Однако в 2023 году стало известно – работы отложили на два года.
Несмотря на опасения людей, эксперты заверяют: сейчас «Радон» не представляет угрозы. Доцент кафедры прикладной экологии КФУ Олег Бадрутдинов рассказал, что в 90-е годы за хранилищем толком не смотрели, его затапливало, а зараженные воды попадали в реку Казанку. В наше время ситуация якобы изменилась.
«Сейчас за него серьезно взялись. Я сам там с прибором ходил, и ничего зафиксировано не было», – поделился эксперт.
Подземное море радиации
В России существует крупнейший экспериментальный комплекс по атомной энергетике – Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР). Он находится в ульяновском городе Димитровграде и входит в структуру «Росатома». Там разрабатывают технологии изготовления топлива для реакторов, проводят исследования различной атомной техники, также изучают, как утилизировать опасный мусор. Поэтому не удивительно, что на территории института с 1966 года действует полигон с жидкими радиоактивными отходами.
Раньше пунктом захоронения занимался сам институт, но в 2012 году он поменял статус, став филиалом созданного в том же году Национального оператора по обращению с радиоактивными отходами (НО РАО). Поэтому сейчас мониторингом безопасности этого полигона занимается именно НО РАО.
Скрытая угроза: радиационные хранилища Ульяновска и Саратова 12.07.2021, 07:00
В наше время институт до сих пор производит около 50 видов отходов разных классов опасности, в том числе радиоактивных. Большую часть просто сбрасывают в землю, они поступают в насыщенные водой слои грунта, а не в специализированное хранилище. Несмотря на это, директор департамента по связям с общественностью и СМИ «НО РАО» Никита Медянцев утверждает, что ситуация находится под контролем и за все годы существования полигона не произошло ни единой аварии.
«Более пяти десятилетий безаварийной работы на практике доказывают надежность и безопасность размещения жидких радиоактивных отходов в глубинных изолированных геологических пластах. При данном типе захоронения жидкие отходы закачиваются в глубинные горизонты, где они оказываются изолированными толщами водонепроницаемых пород», – заявил эксперт.
Местные активисты считают, что такие отходы влияют на природу и здоровье жителей. Однако Росстат убеждает в обратном: показатели заболеваемости онкологическими заболеваниями в Димитровграде не катастрофические, рождаемость выше средней по региону, а смертность – ниже.
Инфографика: Елена Майорова / ФедералПресс
Ядерная смесь
Впрочем, захоронить ОЯТ — значит в буквальном смысле зарыть в землю огромные деньги. Отработанное топливо вообще некорректно называть отходами, даже в юридическом смысле. Согласно российскому Закону об использовании атомной энергии, радиоактивными отходами признаются радиоактивные вещества, не подлежащие дальнейшему использованию.
Отработанное топливо можно и нужно использовать повторно, если переработать его. Эксперты по всему миру признают, что будущее ядерной энергетики — замкнутый топливный цикл, когда добытый природный уран используется максимальное количество раз. В нашей стране ориентация на замкнутый цикл закреплена в государственной программе «Развитие атомного энергопромышленного комплекса», утвержденной правительством в 2014 году.
Сегодня крупные заводы по переработке ОЯТ действуют в России, Франции и Индии. Пилотные проекты запущены в Китае и Японии. Правда, темпы переработки ОЯТ все еще отстают от темпов его накопления. Так, ежегодно из реакторов российских АЭС выгружается примерно 650 т отработанного топлива, при этом перерабатывается не более 15 % этого объема.
Поясним, в чем заключается переработка ОЯТ. Топливо большинства реакторов — диоксид урана, причем основной источник энергии — деление ядер урана-235. Однако 99,3% массы природного урана приходится на мало способный к делению уран-238. В связи с этим перед использованием уран обогащают, доводя содержание урана-235 до 3,3%.
В таком виде топливо загружают в реактор и используют несколько лет, пока оно не превращается в ОЯТ. Последнее имеет сложный состав. Оставив в покое кислород в оксиде урана, сосредоточимся на самом уране и продуктах его деления. Из этих компонентов 94,5% приходится на «балласт» в виде урана-238 и 0,9% — на невыгоревший уран-235. Если очистить эти изотопы от примесей и дообогатить ураном-235, их снова можно использовать как топливо.
Еще 0,9% — это плутоний, в который превращается небольшая часть урана-238. На все остальные продукты ядерных реакций приходится только 3,7% массы. Причем среди этих 3,7% немало ценных нерадиоактивных металлов, например, палладий и серебро. Ценность представляют и радионуклиды: так, стронций-90 применяется в радиоизотопных источниках энергии, а технеций-99 — в ядерной медицине. Ученые работают над методами извлечения всего этого богатства из ОЯТ.
Но все-таки особый интерес представляет плутоний. Килограмм плутония-239 может произвести достаточно тепла для выработки почти 8 ГВт∙ч электроэнергии. На выделение плутония и направлена единственная технология переработки, реализованная в промышленном масштабе — PUREX-процесс.
Из этого плутония делается MOX-топливо. Это все тот же диоксид урана, но с добавкой диоксида плутония, составляющего от 1,5% до 30% массы, обычно около 10%. Отсюда и название MOX (mixed oxide). В 2017 году на MOX приходилось 5% всего производимого ядерного топлива. К слову, с 2017-го производство этого топлива развернуто на российском Горно-химическом комбинате.
Оценить перспективы извлечения плутония поможет грубый подсчет. В каждом цикле использования небольшая часть урана-238 превращается в плутоний. В накопленных запасах не переработанного ОЯТ содержатся сотни тысяч тонн урана-238. Полностью превратив его в плутоний, мы получили бы сотни тысяч тераватт-часов электроэнергии. Для сравнения: в 2019 году на всей планете было выработано всего 27000 ТВт∙ч электричества.