В 2022 году на Урале произошло знаковое событие - здесь ввели в строй самое современное хранилище радиоактивных отходов (РАО). Его эксплуатация началась в апреле, и к концу года в бетонные ячейки было помещено 4,5 тысячи кубометров специфических грузов. О том, кто в России осуществляет захоронение радиоактивных отходов, и как обеспечивается безопасность ядерных могильников, - в нашем материале.
Не путать РАО и ОЯТ
Для начала определимся с понятиями: речь идет именно о РАО, а не об ОЯТ - отработанном ядерном топливе, хотя далекие от атомной отрасли люди зачастую эти понятия путают. Дело в том, что в реакторе "выгорает" лишь 3-4 процента урана-235. И если на заре атомной энергетики ОЯТ действительно было бесполезным и крайне опасным видом отходов, то современные технологии позволяют его перерабатывать и вновь пускать в дело. И Россия, в отличие от многих стран, имеющих АЭС, такими технологиями обладает (в частности, переработку ОЯТ осуществляет ПО "Маяк" в Челябинской области). Создание же новых типов реакторов позволяет говорить о замкнутом ядерном топливном цикле, то есть о почти бесконечном круговороте топлива. Так, в сентябре 2022 года четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором БН-800 после очередной перегрузки полностью перешел на МОКС-топливо (его производят из обедненного урана и плутония, извлеченного из отработавшего топлива тепловых реакторов, на Горно-химическом комбинате (ГХК) в Красноярском крае).
То есть ОЯТ - это ценное вторсырье, а РАО - это то, что уже не подлежит переработке, но ввиду опасного для людей уровня излучения эти отходы нельзя вывезти на мусорный полигон. Их нужно надежно изолировать и хранить до распада активных элементов.
РАО тоже бывают разными, соответственно, различаются и объекты, предназначенные для их захоронения, или, как предпочитают говорить специалисты, финальной изоляции. Так, самые опасные РАО 1-2 классов (это материалы и отслужившее свой срок оборудование атомных предприятий, отвержденные жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) и т. д.) нужно захоранивать на значительной глубине и навечно, ведь период полураспада содержащихся в них изотопов - до сотен тысяч лет. РАО 3-4 классов- низко- и среднеактивные короткоживущие (они станут неопасными лет через 300) - представляют собой загрязненный радионуклидами мусор, спецодежду и т. п. Для их изоляции можно использовать приповерхностные пункты захоронения (ППЗРО) - глубиной до 100 метров. Пятый класс - это жидкие отходы, образующиеся в процессе функционирования атомных предприятий (в том числе даже вода, которой мыли пол на АЭС), шестой - РАО, образующиеся при добыче уранового сырья и других полезных ископаемых с естественным повышенным фоном (они самые безобидные).
Главные источники РАО - предприятия и институты, работающие с радиоактивными материалами. Но небольшое количество образуют и организации, не имеющие отношения к ядерной отрасли, например, медицинские.
Профессиональные хранители
Понятно, что РАО начали образовываться в стране с момента старта ядерного проекта, и накоплено их за эти годы много - по некоторым оценкам, порядка 500 миллионов кубометров. Значительная часть этого объема находится в Челябинской области, в донных отложениях Теченского каскада водохранилищ. Это закрытая для доступа территория, где создана система барьеров, препятствующих выходу радиации в окружающую среду.
Кроме того, РАО размещены на площадках предприятий Росатома - в пунктах временного хранения, где также есть барьеры безопасности. Однако срок эксплуатации таких объектов (около 70 лет) уже подходит к концу, а значит, настало время решать вопрос окончательно и бесповоротно, то есть создать абсолютно надежную систему финальной изоляции опасных отходов.
В ряде стран, например, Франции, Швеции, Венгрии, такие объекты функционируют давно, есть и уже законсервированные, превращенные в холмы, засеянные травой. И в России, изучив зарубежный опыт, также приступили к реализации новой стратегии обращения с радиоактивными отходами. В 2011 году был принят профильный закон, в соответствии с которым в 2012-м создано федеральное унитарное госпредприятие - единственный исполнитель таких работ.
Поясним: предприятия ядерной отрасли сегодня существуют в рыночных условиях, то есть, как и обычные коммерческие структуры, стремятся получить прибыль и минимизировать убытки. А создание ядерных могильников - дело весьма затратное и уж точно не доходное. Чтобы бизнес не имел искушения сэкономить на безопасности, и создан Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (НО РАО). Это некоммерческая организация, в ведении которой находятся все пункты финальной изоляции РАО в стране. Образующие отходы предприятия обязаны передавать их оператору предварительно кондиционированными и герметично упакованными - не бесплатно, конечно. Однако тариф, утверждаемый Федеральной антимонопольной службой, не включает прибыли НО РАО - только расходы на эксплуатацию действующих хранилищ и строительство новых.
Никита Медянцев, директор департамента по связям с общественностью и СМИ нацоператора, поясняет: процесс создания единой государственной системы обращения с РАО включает три этапа. На первом принят закон и сформирована нормативная база, на втором выстраивается система обращения с отходами 3 и 4 классов, на третьем предстоит создать пункты окончательной изоляции для РАО 1-2 классов опасности. Первые такие ПЗРО предназначены для изоляции вновь образующихся отходов, ну а долгосрочная задача - перевести в надежные современные хранилища и те РАО, что накоплены за всю историю атомной отрасли.
На пути к зеленой лужайке
Сейчас мы на втором этапе: ведется создание современных технологичных объектов, которые смогут обеспечить надежную изоляцию излучающих радиацию отходов на весь срок их потенциальной опасности. Таких проектов реализуется несколько, и мы расскажем о них подробнее.
Пионером в строительстве хранилищ нового поколения стал Средний Урал, где ППЗРО 3-4 классов уже работает. Если быть точными, то в 2022-м ввели в строй вторую очередь. Первая начала принимать упаковки с РАО в 2016-м и на данный момент уже заполнена - ее строительство начал в свое время Уральский электрохимический комбинат (УЭХК), а затем передал объект оператору. А вот вторая очередь - это уже детище собственно НО РАО, от проектирования до последнего гвоздя. Пока это единственный такой объект, и закономерно, что он показательный: на ППЗРО в Новоуральске регулярно проводят технические туры не только для специалистов, но и для прессы и общественности.
Итак, что же представляет собой ППЗРО 3-4 классов? Это гигантские "пеналы" из толстостенного бетона, разделенные на ячейки. Козловой кран загружает в них прибывшие от предприятий стальные контейнеры - после тщательного, в том числе спектрометрического обследования, исключающего любые утечки радиации. Бетонные сооружения (или, как здесь говорят, карты) второй очереди размещены не под открытым небом, как делали вначале, а в ангарах - это позволяет вести загрузку круглый год и в любую погоду. По мере заполнения ячеек пространство между контейнерами засыпают инертным материалом - глиной или бентонитом. Общая емкость двух очередей этого пункта составит 53 тысячи кубических метров. Когда он будет заполнен, карты закроют сверху несколькими слоями разных материалов, чтобы исключить попадание воды и коррозию упаковок с РАО, а значит, и утечку радиации. После окончательной изоляции карты засыплют почвой и посеют травку. Специалисты заверяют, что радиационный фон на такой лужайке и вокруг нее не превысит природный.
Радиоактивный мусор далеко не повезут
Приобретенный в Новоуральске опыт используется при проектировании и строительстве других аналогичных объектов: уже идут работы в Озерске Челябинской области и Северске Томской области (их вместимость составит, соответственно, 225 и 142 тысячи кубометров). Еще одно, на 200 тысяч кубических метров, возведут в Димитровграде Ульяновской области, но пока здесь только готовится обоснование инвестиций. Таким образом, через несколько лет в России будет четыре пункта финальной изоляции короткоживущих РАО суммарной мощностью более 620 тысяч кубометров.
- Многим кажется, что это очень много. Но, для сравнения: мы посещали ПЗРО французского оператора ANDRA в Шампани - там будет храниться миллион кубометров, - приводит цифры Медянцев.
Почему бы и нам в России не построить один гигантский могильник где-нибудь подальше от густонаселенных территорий?
- Мы ведь не возим из Томска бытовой мусор на полигоны в Кемерово. Так и РАО везти далеко экономически неэффективно: они образуются здесь, на Сибирском химкомбинате (СХК), - рассуждает замдиректора филиала "Северский" Евгений Дудин.
Да, Россия - не Европа, расстояния другие. Поэтому приповерхностные пункты захоронения РАО появятся близ крупнейших атомных предприятий, которые в основном и образуют такие отходы: в Челябинской области это ПО "Маяк", в Ульяновской - НИИ атомных реакторов (НИИАР), в Свердловской - УЭХК. Речь, уточним, сейчас идет о РАО 3-4 классов - они наименее опасны, но их больше всего.
В конце 2022-гожурналистов впервые пригласили на стройплощадку ППЗРО в Северске. Конечно, здесь пока не так интересно, как в Новоуральске: идет создание инфраструктуры, а сами карты начнут сооружать в 2023-м. Окончание строительных работ планируется в августе 2024 года, в декабре 2025-го введут в эксплуатацию первую карту на 15 тысяч кубометров. Сейчас здесь трудятся около сотни рабочих: льют бетон, прокладывают сети, практически готовы подстанция, очистные сооружения, гараж, хранилище жидкого азота, необходимого для спектрометрии...
Евгений Дудин рассказывает, что подготовка к строительству велась около 8 лет - столько времени занял выбор подходящей площадки и многочисленные согласования. Это лишь непосвященным кажется, что бетонные "коробки" - сооружение довольно простое в инженерном плане. В создании таких объектов много тонкостей, связанных прежде всего именно с безопасностью: нужно выбрать участок с гидрогеологическими условиями, исключающими попадание радиации в водоносные горизонты, к тому же используемые материалы должны быть особого качества. Например, местные томские глины не подошли: для засыпки промежутков между контейнерами будут доставлять глину из Красноярского края и Хакасии. Но зато заполняемость при этом составит 99,3 процента - вода гарантированно не просочится, уточняет Дудин.
Неудивительно, что объекты в итоге получаются дорогими. И хотя 90 процентов материалов и оборудования на стройке отечественные, учитывая их существенное подорожание в 2022 году, общая стоимость ППЗРО в Северске сейчас оценивается в 10 миллиардов рублей (для сравнения, вторая очередь в Новоуральске в свое время обошлась в 1,4 миллиарда). Но сэкономить тут не получится - слишком высока ответственность.
Скважина не для питья
Изоляция жидких РАО, которых тоже образуется немало, осуществляется совершенно другим способом: их просто закачивают в недра земли, где они могут находиться до полного прекращения активности. На первый взгляд, звучит пугающе: тут никаких тебе бетонных пеналов и стальных толстостенных бочек - просто очень глубокие скважины. Специалисты заверяют, что это совершенно безопасно, отходы там герметично запечатаны в специальных геологических формациях, разделенных водоупорной толщей глинистых пород. Таким образом, проникновение радиации в водные источники исключено: глубина закачки ЖРО - от 250 до 450 метров, тогда как водоносные горизонты залегают не глубже 50 метров. Ну и, конечно, за подземными хранилищами ведется постоянный контроль. Для этого пробурены наблюдательные скважины - на северском пункте глубинной закачки (ПГЗ ЖРО) их 404 на площади почти 32 квадратных километра.
Этот пункт создан в 1963 году, до 2012-го находился в ведении СХК, сейчас его эксплуатирует НО РАО. За почти 60 лет ни одной чрезвычайной ситуации, в том числе выхода радиации на поверхность, ни здесь, ни на других российских ПГЗ ЖРО не было. На сегодня подземные резервуары в Северске заполнены едва ли на треть, поэтому планируется продлить срок эксплуатации хранилища до 2033 года (в 2023-м намечены общественные слушания по этому вопросу). Постепенно будет также производиться отверждение жидких отходов, их остекловывание и перевод в приповерхностные пункты захоронения.
Примерно так же устроены и другие ПГЗ ЖРО. В декабре 2022-го на такой пункт в Ульяновской области приезжали журналисты и педагоги детского технопарка "Кванториум", которых познакомили с объектом и продемонстрировали, как работает автоматизированная система контроля технологических параметров в момент закачки жидких РАО.
- Параметры отслеживаются как современными цифровыми устройствами, так и проверенными временем аналоговыми приборами. Каждые четыре часа контролируется радиохимический состав отходов, и начальник смены решает, продолжать ли закачку: ЖРО должны строго соответствовать определенным критериям, только в этом случае возможно их размещение в пласте-коллекторе, -рассказывает главный инженер филиала "Димитровградский" Николай Храмков.
Надежно как скала
Ну и наконец, наиболее опасные твердые РАО 1-2 классов требуют самого серьезного подхода к их захоронению. Их объем относительно невелик, но затраты на финальную изоляцию на порядки выше, чем для других. Судить можно по тарифам на захоронение: например, в 2022 году для РАО 4 класса они были утверждены государством в размере 55,2 тысячи рублей за кубометр, тогда как для 1 класса - почти 1,57 миллиона.
Пока современных хранилищ для РАО 1-2 классов в России нет. По планам, такой пункт будет размещен в Железногорске Красноярского края - в глубине Нижнеканского скального массива. Но для начала здесь создается подземная исследовательская лаборатория, в которой проведут сотни опытов, чтобы подтвердить или опровергнуть возможность безопасного захоронения высоко- и среднеактивных долгоживущих РАО в этом месте. Строительство объекта ведется с 2018 года, уже готова большая часть инфраструктуры, в 2022-м началось сооружение устья вентиляционного канала, в 2023-м стартует проходка вертикальных стволов глубиной 550 метров (их будет три), затем в скале пробьют горизонтальные выработки.
Если проведенные в лаборатории исследования подтвердят, что подобный метод изоляции действительно надежен, наиболее опасные радиоактивные отходы станут отправлять сюда. Остеклованные высокоактивные РАО в специальных контейнерах опустят на глубину 450-525 метров в горные выработки и запечатают их на тысячелетия.