Как хранят радиоактивные отходы в России

Какие первые ассоциации возникают у вас, когда вы слышите «хранилище радиоактивных отходов»? Уверен, кто-то сразу представляет глубокую яму, в которую сваливают без разбора требуху из ядерного реактора и списанные боеголовки. Или ангар с бесконечными рядами жёлтых бочек с характерным значком радиации на боку, из которых постоянно что-то вытекает и просачивается в землю. И это не случайно — нужно «сказать спасибо» американским боевикам 90-х, которые привили этот устойчивый образ. Но в жизни всё совсем не так. Хранение радиоактивных отходов — задача, которую совместно решают учёные и инженеры разных стран, несмотря на политические ситуации и экономические санкции. О том, как это делают у нас в России, я и хочу рассказать.



Откуда берутся радиоактивные отходы?

За более чем полувековую историю атомной отрасли в России накопилось большое количество радиоактивных отходов. Это химическая посуда из лабораторий, отслужившие свой срок приборы, строительный мусор, фильтры удерживающих выбросы установок — всё, что уже не подлежит переработке и повторному использованию. Чего греха таить, опасного мусора хватит на тысячи, а то и миллионы лет — именно такой период полураспада у отдельных изотопов и радиоактивных элементов периодической системы Менделеева. И никуда от этих отходов нам не деться — в обозримом будущем серьёзной альтернативы атомной энергетике не ожидается, а о безотходном термоядерном реакторе пока можно только мечтать. А на отказавшуюся от мирного атома Германию всегда найдётся какая-нибудь Франция или Бельгия, которая эту атомную энергию в ту же Германию будет поставлять.



До определённой поры этими отходами занималось каждое предприятие в отдельности, которое их и производило. Худо-бедно удавалось как-то всё это консервировать, закачивая на полуторакилометровую глубину под землю жидкие отходы или складируя во временных хранилищах твёрдые. Здесь ключевое слово «временных».  Это значит, что проблема изоляции материалов, представляющих большую опасность для всего живого, решалась только на ближайшие 50-70 лет. А потом само хранилище становилось опасными отходами, которые нужно было как-то изолировать вместе с тем, что в нём находилось раньше. И так по кругу. Понятно, что это не могло продолжаться вечно. Остро встал вопрос о создании надёжных хранилищ, рассчитанных на сотни и тысячи лет. И решить его нужно было так, чтобы решение не стало большой головной болью для следующих поколений.

Как хранят радиоактивные отходы?

В 2011 году в России появилось специализированное предприятие, которое только и занимается захоронением радиоактивных отходов (давайте сократим до РАО) — «Национальный оператор по обращению с РАО», или коротко «НО РАО». Сегодня это единственная организация, которая уполномочена спасать и охранять нас от тонн РАО.

«НО РАО» не стартовал свою деятельность с чистого листа — ему досталось советское ядерное наследие в виде многочисленных временных хранилищ при химических комбинатах, АЭС и НИИ, вроде нашего, Димитровградского. Отсюда и появилось два основных направления работ оператора: поддерживать в надлежащем порядке существовавшие до появления «НО РАО» пункты глубинной геологической изоляции жидких РАО и строить более надёжные новые пункты финальной изоляции твёрдых РАО.

«НО РАО» состоит из нескольких филиалов, разбросанных по всей стране:

• «Димитровградский» в г. Димитровград Ульяновской области,


• «Железногорский» в г. Железногорск Красноярского края,


• «Северский» в г. Северск Томской области,


• Отделение «Новоуральское» филиала «Северский» в г. Новоуральск Свердловской области,


• «Озёрский» в г. Озёрск Челябинской области.

Как вы уже наверное поняли, в этих городах либо уже существуют старые, либо строятся новые хранилища РАО. К примеру, в Димитровграде, при НИИАР, где делают самый дорогой металл в мире Калифорний и лечат людей от сложных форм рака, уже давно изолируют отходы производства на своей территории. Делается это закачкой жидких РАО в две скважины, глубиной в 1380 и 1250 метров каждая. Глубина подобрана таким образом, чтобы опасная жидкость находилась между двумя водоносными горизонтами и ни в коем случае не попала ни в один из них. К сожалению, это не самый идеальный вариант надёжно спрятать продукты жизнедеятельности ядерного реактора, но на период 60-х годов иного придумать не смогли. Правда, были предложения по выпариванию воды из этой массы, дабы перевести отходы из опасной категории жидких в менее опасную твёрдых, но пока всё остаётся так, как есть. «НО РАО» постоянно мониторит параметры окружающей среды и никаких отклонений, судя по ежегодным отчётам, не выявляет — отходы находятся там, где и должны находиться.



Если с советским наследием пока ничего не получается сделать, то текущие отходы уже можно и нужно изолировать по современным стандартам, используя международный опыт. Хотя неужели вы думаете, что за границей как-то иначе хоронили свои РАО? До какой-то поры даже в Европе, не говоря уж об американцах, отходы просто отвозили подальше от берега и сбрасывали бочками в море. Океан таит в себе более страшную угрозу, нежели острова пластикового мусора и полиэтиленовых пакетиков....

Делали так, потому что считали, что лучший способ избавиться от радиоактивных веществ — распылить их в окружающей среде, а она уже сама с ними разберётся. Но вышло совсем иначе. Выяснилось, что радионуклиды обладают способностью скапливаться в одном месте — в биологических тканях животных и растений. Стало ясно, что вернуть природе изотопы Стронция и Цезия просто так не получится. Придётся подождать, пока они распадутся на более безопасные вещества. А ждать нужно долго. И не просто ждать, а еще и контролировать, чтобы радиоактивные изотопы не попали случайно в окружающую среду.

Если с высокоактивными веществами всё понятно — их надо прятать глубоко и надолго, то с низкоактивными можно поступить проще — оставить их у самой поверхности земли в специальных бункерах, потому что так проще контролировать. Эти пункты финальной изоляции РАО назвали приповерхностными. Они рассчитаны на 10 000 лет безопасного хранения отходов на весь период их потенциальной опасности.

Такой современный пункт уже работает в одном из филиалов «НО РАО» — в закрытом городе Новоуральске, куда не попасть простому смертному. Но для меня сделали исключение — я побывал там и своими глазами увидел, как устроено приповерхностное хранилище РАО.

Какие бывают радиоактивные отходы?

Тут нужно сделать небольшое лирическое отступление и рассказать о классах радиоактивных отходов. Их всего 6:



Отходы 1-го и 2-го классов самые опасные, но их меньше всего по количеству. Это высокоактивные РАО, период полураспада которых измеряется сотнями тысяч лет. По нормам МАГАТЭ, изолировать такие отходы можно только  в глубинных хранилищах.

РАО 3 и 4 класса — это низко и очень низко активные отходы: ветошь, приборы, одежда, загрязненные радиоактивными веществами перчатки, строительный мусор и так далее. Как раз их и можно изолировать в приповерхностных хранилищах, до ста метров глубиной.

Класс 5 — жидкие радиоактивные отходы.
Класс 6 — отвалы горнорудной промышленности с повышенным радиационным фоном.

Отходы последних двух классов допускается хранить в пунктах временного хранения.

Итак, если с классами всё понятно, то уже вырисовывается более-менее полная картина: в неглубоких бункерах хранят только среднеактивные короткоживущие и низкоактивные отходы 3 и 4 классов. Нельзя сказать, что они совсем не опасны — еще как опасны! Но только в том случае, если вы потрогаете их руками или полижите языком. Основная опасность, исходящая от подобных отходов — альфа- и бета-частицы, которые способны нарушить работу ваших клеток. Но для этого им нужно попасть внутрь организма. На расстоянии альфа- и бета-излучение не представляет никакой опасности. Дело в том, что свободный пролёт бета-частицы (электрон или позитрон) в воздухе ограничен всего несколькими метрами, а альфа-частицы и того меньше — несколько сантиметров. Она не способна даже пробить верхний слой кожи. Поэтому вы можете спокойно подойти к открытому контейнеру с радиоактивным мусором на расстояние до 20 метров и вам ничего не будет. Серьёзные проблемы начнутся только после того, как источники этих частиц попадут с водой или пылью вам в лёгкие или желудок.

В герметичных контейнерах низкоактивные отходы вообще себя никак не проявляют. Понятно, что со временем оболочка всё равно разрушится под действием частиц, но в этом случае на их пути встанут толстые стены бункера, а затем и многометровые толщи специального наполнителя, глины и горной породы.

Как устроено приповерхностное хранилище отходов?

Новоуральск не случайно был выбран для строительства новой площадки. С 1945 года здесь работает Уральский электрохимический комбинат (АО «УЭХК»), который производит обогащённый гексафторид урана для атомных электростанций. За десятилетия работы комбината скопилось большое количество РАО, которые были захоронены в 4 километрах от города. «НО РАО» создал на базе этого хранилища новое, значительно расширив его. В 2016 году пункт принял первую партию отходов 3 и 4 классов от электрохимического комбината.

На примере нового строящегося пункта финальной изоляции РАО в Новоуральске можно понять, как выглядит хранилище. Строить его начинают с инженерно-геологических изысканий. Нужно детально изучить особенности строения грунта на месте будущего объекта, чтобы никуда и ничего не уползло и не протекло со временем. Пласты должны быть очень устойчивыми и не сдвигаться в результате землетрясений. В Новоуральске хранилище строят в скальном массиве, взрывами расчищая необходимую площадку.



Со всех сторон бетонный бункер будет защищён толстым горным массивом — ни одна бета не должна вылететь наружу. Порода массива — габбро-диорит — высочайшей прочности камень.



На этой схеме видно, что представляет из себя приповерхностное хранилище РАО:




На втором этапе в получившемся котловане заливают прочное основание, которое не даст радионуклидам просочиться сквозь пол.  После этого его покрывают слоем специальной глины, которая способна сдерживать распространение радиоактивных веществ на протяжении тысяч лет.



Далее, на этой подушке начинают возводить бетонные пол и стены бункера, толщиной 70 см. Бетон, как и глина, тоже особой марки, рассчитанный минимум на 100 лет работы.



Глубина пункта финальной изоляции —  7 метров. Это практически двухэтажный дом, закопанный под землю.



Когда стены «дома» будут готовы, строители приступят к следующему этапу — заполнению пространства между бетоном и скальной породой глиной. Толщина этого «глиняного замка» будет равна примерно 2 метрам.

После этого хранилище начнёт свою работу, и его будут постепенно загружать контейнерами с РАО. Слой за слоем внутри выстроятся металлические и бетонные кубы, в которых будет запечатан уже никому не нужный мирный атом. Когда хранилище полностью заполнится, его закроют. Поверх него положат еще один слой глины и почвы, которая будет засеяна травой. Внешне это будет выглядеть как зелёный холм. Примеры уже есть во Франции, где подобные хранилища располагаются в нескольких сотнях метров от сельскохозяйственных полей.

Рядом с каждым участком хранилища, который называются «картой», предусмотрены специальные скважины. В них опускаются измерительные приборы, позволяющие контролировать целостность хранилищ и фиксировать утечки радиации в почву, если таковые имеются.



Как загружают хранилище радиоактивных отходов?

Теперь, когда вы знаете, как устроено хранилище, давайте посмотрим, как оно наполняется.

«НО РАО» не занимается транспортировкой отходов от предприятия до своего хранилища — это делает специальная транспортная организация. Грузовик к с контейнерами заезжает на территорию хранилища, где его встречают сотрудники ФГУП «РосРАО». Они тщательно замеряют фон вокруг него, чтобы убедиться, что герметичность не нарушена и с грузом можно работать.



Радиоактивный фон на площадке рядом с контейнерами не должен превышать естественного. Прибор, выданный мне при входе на территорию, показал всего 0,05 мкЗв/ч, при норме в 0,1-0,16 мкЗв/ч. При ненарушенной целостности контейнер с РАО не представляет вообще никакой опасности. Видите серую коробочку на фоне? Это как раз он, свеженький — приготовили к загрузке в хранилище.



Всё в порядке, можно разгружать.



Наверняка вам интересно, что там внутри.  В левом, судя по надписи мелом, строительный мусор. А в правом — что-то металлическое. Возможно, корпуса каких--то приборов или конструкций.  Обломки ракеты, взорвавшейся недавно в Северодвинске, наверняка поедут в таком же контейнере в одно их хранилищ на территории России.



Толщина стенок такого контейнера составляет 12 см. Внутри него стоят четыре 200-литровые металлические бочки, в которых и находятся сами отходы.

Считаете, сколько слоёв защиты?

1. Стенки бочек, 1-2 мм,


2. Стенки контейнера, 12 см,


3. Стенки бетонного бункера, 70 см,


4. Слой глины, 2 м,


5. Слой почвы, 50 см.

 

Итого, почти 3,5 метра комбинированной преграды из бетона, металла и глины.

Контейнеры по одному достают из фургона мощным автопогрузчиком.



И везут на площадку загрузки в хранилище.



Но прежде, чем он попадёт внутрь, его тщательно просканируют на следы утечек радиации. Только после этого руководитель полигона принимает контейнер на вечное хранение.



Специальный козловой кран поднимает контейнер.



Обратите внимание на внутреннее убранство кабины крана — у женщин везде уют и порядок.



Кран опускает контейнер вниз...



Туда, где уже стоят сотни таких же контейнеров.



Подобное хранилище, как в Новоуральске, рассчитано на 20 тыс. кубометров РАО 3 и 4 классов.



Сколько стоит хранить радиоактивные отходы?

Конечно, «НО РАО» делает всё это не бесплатно. Оставить один такой контейнер с отходами в хранилище стоит немалых денег. Ведь речь идёт не только о разовой процедуре погрузки/выгрузки, а о постоянном мониторинге на протяжении всех последующих лет.

На сайте «НО РАО» можно найти открытый прайс на этот вид услуг с 2018 по 2022 годы:



К примеру, в следующем году похоронить кубометр РАО 3-го класса будет стоить 157 тыс рублей. Кубометр — это примерно один такой синий контейнер. А вот за закачку под землю кубометра жидкой высокоактивной бяки с предприятия возьмут уже почти 1,5 млн. рублей.

А что дальше?

В Димитровграде, несмотря на слухи и разговоры, «НО РАО» пока не планирует строить ничего нового. Но на территории НИИАР и так уже существует временное хранилище остеклованных РАО, которые находятся  в обычных ангарах на поверхности. По-хорошему, их бы тоже нужно закатать в бетон и глину. Но пока не было ни общественных слушаний, ни инженерно-геологических изысканий.

Пункт приповерхностного захоронения в Новоуральске — самый первый запущенный в работу в России. Скоро подобные объекты появятся в Озёрске Челябинской области и Северске Томской области. А в закрытом городе Железногорске «НО РАО» начал строительство целой подземной исследовательской лаборатории. На глубине 500 метров будут проводиться исследования возможности финальной изоляции радиоактивных отходов 1 и 2 классов. Ну чем не Black Mesa из Half-Life?

В лаборатории специалисты будут решать одну единственную задачу: сделать так, чтобы отходы атомной энергетики не создали проблем следующим поколениям.

https://alexio-marziano....