4.7.2. Радиоактивные отходы

Возможности ядерной энергетики огромны: по энергосодержа­нию 0,330 кг урана эквивалентны 1000 т угля или 530 т мазу­та. Для выработки 1 кВт- ч электроэнергии наТЭС сжигается около 400 г угля, а на атомной станции (АЭС) для этого затра­чивается всего 44 • Ю^-6 г урана-235.

Вопросы безопасности атомных реакторов считаются тех­нически разрешимыми. Однако атомная энергетика за 50 лет своего существования наработала миллиарды кюри радиоак­тивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В каждой тонне ОЯТ содержится более 10 кг плутония-239. В мире накоплено не менее 350 тыс. т сборок ОЯТ. РАО облада­ет свойством причинять вред здоровью людей в течение мно­гих сотен и тысяч лет. Отсюда возникает этическая проблема отношений между поколениями: сегодняшним поколением, которое производит эти отходы, и будущими поколениями, которым мы оставим в наследство смертоносные РАО.

Опасения, связанные с безопасностью атомной энергетики, обусловлены также возможным распространением ядерного оружия, нерешенностью вопросов хранения и безопасной переработки ОЯТ, а также демонтажа оборудования атомных электростанций (АЭС) по окончании срока службы станции.

Ядерно-топливный цикл (ЯТЦ) содержит множество стадий обращения с ядерными материалами: добыча и переработка урановой руды с получением концентрата; обогащение урана разделением изотопов; изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов); работа ТВЭЛов в активной зоне ядерных энергетических реакторов; длительное хранение использованных ТВЭЛов (сборок отходов ядерного топлива ОЯТ) в заполненных водой резервуарах на территории АЭС; транспортировка ОЯТ на радиохимические предприятия; регенерация ОЯТ; отверждение высокоактивных отходов; длительное хранение или захоронение РАО высокой активности (10⁶…10^:3 Бк/л); захоронение радиоактивных ядерных отходов (РАО) низкой активности.

Замкнутый топливный цикл позволяет в какой-то части решить проблему нарастающих объемов ОЯТ, которая все более обостряется при использовании реакторов на тепловых нейтронах. Однако радиохимические заводы (РХЗ) из всех объектов атомной энергетики являются самыми вредными производствами. Основные радиоактивные следы на Земле (томский, уральский, енисейский) сформированы именно радиохимическими заводами.

Ядерные державы накопили в своих арсеналах десятки тонн высокообогащенного урана и оружейного плутония. Деятельность, связанная с наработкой и хранением плутония, содержит угрозу для окружающей среды. Радиоактивный след от взрыва емкости с РАО на Урале в 1957 г. накрыл часть Челябинской области и часть Свердловской области.

Пока не существует удовлетворительного решения, связанного с утилизацией оружейных расщепляющихся материалов, период полураспада которых существенно превышает время существования человеческой цивилизации. При создании ядерного оружия и развитии атомной энергетики никто не рассматривал вопрос о том, что же будут делать с накопленными РАО будущие поколения людей. В настоящее время в России и ряде других стран внедряется технология остекловывания высокоактивных РАО. Диоксид плутония помещается в высокостойкую радиоактивную матрицу, затрудняющую его повторное извлечение. После этого заполненные канистры из нержавеющей стали общим весом более двух тонн и содержащие от 17 до 80 кг плутония, предлагается поместить на вечное хранение в геологических формациях. При этом во избежание взрыва необходимо непрерывно осуществлять съем выделяющегося тепла мощностью около 300 Вт.

В настоящее время не очевидна предпочтительность закрытого или открытого ядерного топливного цикла. Проблема обращения с ОЯТ и надежного хранения получающихся после их переработки РАО до сих пор не решена мировой наукой даже в теоретическом плане. По этой причине США, Германия, Китай и другие страны не хотят заниматься экологически опасным бизнесом по переработке ОЯТ.

В России действует завод по регенерации топлива РТ-1 в Челябинске-65. Он перерабатывает ОЯТ российских реакторов и многих зарубежных. В Красноярске-26 ведется строительство завода РТ-2. Мокрое хранилище для отработавших тепловыделяющих сборок там функционирует с 1986 г. Его полный объем 6 тыс. т ОЯТ с суммарной активностью 6 млрд кюри. Радиоактивные отходы образуются на всех этапах переработки ОЯТ. По самым скромным оценкам при переработке тонны ОЯТ образуется 4,5 т жидких высокоактивных отходов, 150 т среднеактивных и более 2 тыс. т низкоактивных. Все отходы можно отверждать путем остекловывания, битумизации или цементации.

Практика работы подобных заводов в Англии и Франции показывает, что переработка ОЯТ порождает массу проблем. Этих проблем становится намного больше, чем при простом захоронении ОЯТ безо всякой переработки. Эти заводы задолжали своим правительствам огромные деньги. И это притом, что средств на переработку и захоронение низкоактивных отходов англичане и французы не тратят - они сливают эти отходы в океан.

В отличие от Англии и Франции, где РХЗ расположены на берегу моря, все российские РХЗ находятся в центре страны в верховьях крупнейших рек. Так Красноярский горно-химический комбинат сбросами низкоактивных РАО сформировал неблагоприятную радиационную обстановку на значительном протяжении р. Енисей.

С 60 гг. прошлого века в России осуществляется подземное захоронение жидких радиоактивных отходов. Этот способ позволяет локализовать миллионы кубических метров жидких РАО, содержащих продукты деления урана. Например, на правом берегу Енисея ниже по течению в 60 км от Красноярска расположен полигон «Северный» для захоронения жидких РАО. Жидкие радиоактивные промстоки перекачиваются по трубопроводу длиной 15 км и принудительно закачиваются в водоносные горизонты на глубину 130…220 м и 400…500 м. На сегодняшний день подземное хранилище (могильник) приняло миллионы кубометров жидких РАО общей активностью в сотни миллионов кюри.

Американские инженеры, как и российские, английские и французские, в совершенстве владеют технологией переработки ОЯТ. Однако, Конгресс США, понимая опасность подобного производства, даже не ставит этот вопрос в повестку дня. Поэтому Россия должна поступать так же осторожно и мудро, как поступают США и Германия - не спешить перерабатывать сборки ОЯТ с целью извлечения невыгоревшего урана-235 и образовавшегося плутония-239. Лучший на сегодня способ — это неопределенно долго эти сборки хранить.