• РЕГИСТРАЦИЯ

Захоронение высокорадиоактивных отходов в России

JeDi
Будущее - это технологии
21 ноября 2019 г. 21:14 10 1601

Я уже рассказывал о том, как занимаются ядерным наследием, т.е. накопленными ядерными проблемами прошлого века в виде, например, атомных подлодокозер с радиоактивными отходамипромышленных реакторов. Но самой опасной с радиационной точки зрения штукой и в мирной и в военной атомных программах является отработанное ядерное топливо – 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 остекловываюния.

Сейчас на временном хранении там накопилось около 7000 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 позсказки, 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, а некоторые уже функционируют как пункты глубинного геологического захоронения, например, опытная установка по изоляции трансурановых РАО WIPP в США (соляных 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 ПГЗРО для опасных отходов, но работы по его созданию ведутся давно. И сейчас уже начато строительство подземной лаборатории. Место для нее начали выбирали 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, а в будущем тут планируют построить масштабный завод РТ-2 по переработке этого ОЯТ, 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 строительство 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.
4. Технологии окончательной изоляции РАО: Европейский опыт и тенденции
5. Обзор зарубежных практик захоронения ОЯТ и РАО
6. Подземная исследовательская лаборатория. Доклад Беллоны, 2018.
7. "Концепция создания подземной исследовательской лаборатории для пункта окончательной изоляции высокоактивных РАО в Красноярском крае". Доклад Ю.Д. Полякова, директора ФГУП «НО РАО»

https://engineering-ru.livejou...

Будущее - это технологии

Несмотря на санкции США, Shell поддерживает «Северный поток – 2»

Нефтегазовая компания Shell, о которой, я думаю, слышал каждый, поддержала строительство проекта «Северный поток - 2». Несмотря на губительные санкции США, в компании подчеркнули, что р...

Россия создает «Союз-6»

В 2020 году в России начнутся работы над созданием ракеты-носителя «Союз-6». Проектно-конструкторские работы будет вести Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс» (Самара).Перед разраб...

МИД РФ о «Северном потоке-2»: США не удастся заблокировать «выгодный для России и Европы энергетический проект»

Строительство российского трубопровода «Северный поток-2» приостановлено, но тема поставки голубого топлива в страны Европы продолжает активно обсуждаться в мировой прессе. А сегодня по...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    JeDi 17 января 22:22

    Швейцарцы создали 18-каратное «пластиковое» золото

      Швейцарские ученые впервые смогли получить золото 750-ой пробы (18 карат) на основе полимерной матрицы, которое обладает всеми необходимыми для использования в производстве свойствами. Полимерный «сплав» может вытеснить металлический в изготовлении ювелирных украшений, часов и электроники — он легче металлическо...
    888
    JeDi 16 января 11:19

    Лучший способ переноса по воздуху фото и любых других файлов со смартфона на компьютер

    В последнее время я несколько раз наталкивался на статьи, в которых рекомендовали использовать для переноса фотографий со смартфона на компьютер мессенджеры, но есть способ гораздо удобней, которым я пользуюсь уже много лет.   Приложение Airdroid позволяет передавать фотографии, видео и любые другие файлы со смартфона на компьютер по Wi-...
    2652
    JeDi 16 января 10:07

    Ученые предсказали скорую гибель «черной» экзопланеты

    Со временем Солнце исчерпает запасы своего водородного горючего и начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. В ходе этого процесса светило уничтожит Меркурий, Венеру и, с достаточно большой долей вероятности, Землю. Впрочем, это произойдет еще не скоро. Даже при самом неблагоприятном сценарии у нашей планеты остается в запасе свыше 5 млрд лет. Но этого нельзя...
    294
    JeDi 15 января 15:49

    Центр Млечного пути в ИК-диапазоне

    Благодаря летающей обсерватории SOFIA астрономы получила новую, чрезвычайно четкую панораму центрального региона Млечного пути. Она охватывает область протяженностью свыше 600 световых лет. Новая панорама демонстрирует множество интересных деталей. В их числе завитки газа вокруг скопления Арки (верхняя часть изображения) — одного из самых плотных звезд...
    375
    JeDi 15 января 13:09

    Древнейший материал на Земле оказался старше Солнечной системы

    Микроскопические твердые частицы, найденные в метеорите четверть века назад, наконец-то были датированы. Оказалось, что они старше Солнечной системы как минимум на несколько сотен миллионов лет. Эти маленькие частицы пыли были созданы далекой звездой примерно 5–7 миллиардов лет назад, показало новое исследование. Для сравнения, нашему Солнцу всего 4,6 миллиар...
    335
    JeDi 15 января 12:31

    TESS обнаружил экзопланету обращающуюся вокруг двух звезд

    Еще в недалеком прошлом многие ученые высказывали сомнения в наличии экзопланет в двойных и кратных звездных системах. Бытовали опасения, что гравитационное взаимодействие между светилами сделает невозможным существование планетоподобных спутников на стабильных орбитах. Сейчас мы знаем, что это не так. За последние годы ученые обнаружили ряд экзопланет в системах, сос...
    250
    JeDi 15 января 12:02

    Задачи для лунной базы

    В предыдущем материале мы рассказали о том, как NASA собирается строить станцию Gateway на орбите Луны, и какие функции она сможет выполнять. В рамках программы Artemis пока что рассматриваются только высадки на поверхность, но в глобальном смысле следующим логичным шагом должно будет стать строительство лунной базы. Здесь мы разберемся, какие задачи она поз...
    524
    JeDi 14 января 20:06

    Microsoft завершила поддержку Windows 7

      orb / Giphy Американская корпорация Microsoft 14 января 2020 года прекратила поддержку операционной системы Windows 7. С этого момента компания не будет выпускать обновления для операционной системы, которые могли бы исправить остающиеся уязвимости или устранить возможные сбои в работе программы. До окончан...
    2050
    JeDi 14 января 20:01

    15 лет со дня посадки «Гюйгенса» на Титан

    Сегодня исполнилось ровно 15 лет со дня одного из самых значимых событий в истории межпланетных исследований. 14 января 2005 года европейский зонд «Гюйгенс» совершил посадку на поверхность Титана. Титан является крупнейшим спутником Сатурна. Диаметр тела составляет 5150 км. Он даже больше, чем Меркурий. Еще в середине 20 века астрономы установили, что у...
    1804
    JeDi 14 января 18:03

    Uranprojekt Третьего рейха: энергетический реактор и термоядерное устройство

    Реактор Гейзенберга в Хайгерлохе. Теперь это музей История уранового проекта Третьего рейха, так, как она обычно излагается, лично мне очень напоминает книгу с вырванными страницами. Вся она предстает историей сплошных неудач и провалов, программой с неясными целями и бесполезной тратой ценных ресурсов. По сути дела, выстроен некий нарратив о немецкой атомной ...
    1074
    JeDi 14 января 17:35

    Йод обвинили в значительном влиянии на разрушение стратосферного озона

    Ученые из США, Испании и Аргентины впервые количественно определили содержание йода в нижней стратосфере и оценили его влияние на разрушение озона в ней. По подсчетам авторов около 0,8 триллионных долей по объему йода неорганического происхождения поступает в стратосферу, внося семь процентов вклада в потери озона в это...
    330
    JeDi 14 января 14:02

    Решена главная загадка Солнечной системы

    Ученые Университета Колорадо в Боулдере (США) предложили решение загадки великого водораздела в Солнечной системе — условной границы, разделяющей скалистые планеты и газовых гигантов. Исследователи предположили, что ранняя Солнечная система была разделена на две части кольцеобразной структурой, формирующей диск вокруг Солнца. По их словам, она была аналог...
    1558
    JeDi 14 января 10:53

    22-й выпуск астронавтов NASA

    10 января в космическом центре им. Джонсона прошла торжественная церемония, посвященная завершению подготовки 22 набора астронавтов. В состав выпуска вошло тринадцать человек — семь мужчин и шесть женщин. Одиннадцать астронавтов являются сотрудниками NASA, двое — Канадского космического агентства. Сразу после зачисления в корпус астронавтов NASA, п...
    779
    JeDi 13 января 22:39

    В Японии создан робот в виде младенца без лица. Для чего он нужен?

    В мире существует огромное количество роботов и у каждого из них есть свое предназначение. Например, человекоподобные роботы от Boston Dynamics могут использоваться в строительстве и для погрузки тяжелых грузов в автомобили и корабли. Но среди всех них есть и устройства, которые помогают пожилым людям с ежедневными задачами и не дают им почувствова...
    515
    JeDi 13 января 22:26

    Ученые подтвердили всплески плазмы в окрестностях скоплений галактик

    Ученые подтвердили всплески плазмы в окрестностях скоплений галактик. Ранее астрофизики математически рассчитывали их существование, однако признаки их наличия ученым удалось обнаружить только сейчас. Об этом утверждают исследователи из Института внеземной физики Макса Планка в своей новой статье Астрофизики из Института Макса Планка наблюдали два сос...
    460
    JeDi 13 января 16:36

    Неожиданные корейские гаджеты

    В Южной Корее повсеместно продаются электронные устройства, которые у нас встречаются редко и только в специализированных фирмах. И это не крышки-биде для унитазов. :)   В каждом магазине, торгующем электроникой, обязательно есть большая витрина с электронными замками.   Замок Samsung, открывающийся карточками, стоит 154000 вон (~...
    2996
    JeDi 13 января 12:18

    Virgin Galactic обещает пять космолетов серии SpaceShipTwo и рост цен космическим туристам

    Virgin Galactic рассказала о росте числа желающих стать космическими туристамиК 2023 году компания планирует построить пять космолетов серии SpaceShipTwo Компания Virgin Galactic британского миллиардера Ричарда Брэнсона фиксирует стабильный рост числа желающих попасть на регулярные туристические суборбитальные полеты на борту космолетов серии SpaceShipTwo. К 2023...
    417
    JeDi 13 января 11:07

    Станция Gateway: переход на лунную линию, выход к марсианскому вокзалу

    Споры о том, как сейчас лучше вести экспансию в космос, скорее всего, не утихнут даже когда человечество освоит солнечную систему, а переместятся в плоскость альтернативной истории: “в начале 21 века надо было строить лунную базу! Нет, орбитальную станцию! Нет, все усилия стоило бросить на Марс!” Как бы то ни было, сейчас основным направлением движения явл...
    523
    JeDi 13 января 10:54

    У астероида Эврибат обнаружен спутник

    В сентябре 2018 года телескоп «Хаббл» сфотографировал астероид Эврибат (3548 Eurybates). Съемка была проведена в рамках подготовки миссии Lucy, запуск которой запланирован на 2021 г. Станция отправится к юпитерианским троянцам — двум крупным группам астероидов, постоянно находящимся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 системы «Солнце-Юпитер&r...
    388
    JeDi 11 января 19:42

    Астрономы обнаружили затмения бывшей полярной звезды

    Альфа Дракона (Тубан) является четвертой по яркости звездой северного созвездия Дракона. Она удалена от Земли на расстоянии около 270 световых лет. Историческая известность Тубана обусловлена тем, что в период между 3942 и 1793 годом до н. э. (когда в Египте уже начали строить первые пирамиды) он был наиболее близок к северному полюсу мира, выполняя роль полярной звез...
    1010
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика