Эдуард Байков. Невидимая смерть

НЕВИДИМАЯ СМЕРТЬ

Действительно, пагубное действие радиации является невидимым невооруженному глазу, и человек до определенного срока может не догадываться о том, что уже получил смертельную дозу радиоактивного облучения. Впрочем, об этом знают все. Но далеко не каждый знает или даже задумывается: а куда девается отработанное радиоактивное топливо с тех же АЭС и ядерных реакторов, установленных на судах надводного и подводного флота? И не ходим ли мы рядом с захоронениями атомных отходов, не живем ли поблизости от смертоносных ядерных помоек?..

КОРЕНЬ ПРОБЛЕМЫ

Если брать атомную энергетику, то помимо вероятности возникновения аварийных ситуаций и крупных аварий на АЭС (тут достаточно одного печального примера с Чернобыльской катастрофой), не менее важной является проблема захоронения и обезвреживания радиоактивных отходов.

Несмотря ни на какие заверения в безопасности оснащенных современным надежным оборудованием атомных электростанций, население близлежащих городов и поселков будет неизменно настроено отрицательно. Чтобы не допускать подобного недовольства и возможных в связи с этим социальных взрывов и выступлений, очевидно, нужно искать выход из сложившейся практики строительства АЭС близ населенных пунктов.

В решении проблемы безопасности атомных станций существенным выглядит предложение отдельных ученых о размещении АЭС в отработанных крупных карьерах (глубина до полукилометра, скальное основание, отсутствие водоносных горизонтов). Вокруг таких открытых горных разработок складывается незаселенная опустошенная местность («лунный» ландшафт), поэтому в случае аварии риск распространения смертоносной радиации значительно меньше. К тому же облегчается захоронение АЭС в глубоких карьерах.

Проблема с отработанным ядерным топливом (ОЯТ) обладает еще большим рядом трудностей.

Начнем с того, что в настоящее время в основном в ядерных реакторах используется лишь урановое топливо. Отработавшее своё топливо (сильно выгоревшие тепловыделяющие сборки - ТВС) выгружают из реактора и немедленно помещают в специальную емкость с водой, в которой поддерживают нужную температуру. Делают это в виду высокой степени саморазогрева, радиоактивности и токсичности отработавших сборок. Срок выдержки отработанного топлива в отстойниках составляет 3-4 года. За это время радиоактивность ТВС падает, как снижается в 6 раз и температура разогрева (с 300°С до 50°С), и только после этого урановые стержни отправляют либо на переработку, либо на захоронение.

В первом случае выделяют невыгоревшие чистые соединения урана и плутония, а затем используют их в изготовлении новых сердечников. Та же часть элементов ТВС, что непригодна для регенерации, должна быть захоронена. Вот тут часто и возникают неутихающие споры и сомнения.

Нужно четко различать: радиоактивные отходы (РАО) - это часть отработавшего ядерного топлива, не имеющая никакой практической ценности, то есть негодная для переработки и последующего 1) повторного использования в атомной энергетике; 2) использования (продуктов деления) в различных отраслях народного хозяйства (промышленность, аграрная сфера, медицина, научно-исследовательская деятельность).

РАО могут быть твердыми, жидкими, газообразными и, кроме того, подразделяются на три категории по степени радиационной активности (альфа-, бета-, гамма-излучение, еще отдельно учитывают содержание трансурановых радионуклидов с чрезвычайно длительным периодом распада): низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Радиоактивность вещества чаще всего измеряется не в кюри или резерфордах, а в беккерелях, и эта величина характеризует длительность радиоактивного распада (1 Бк = 1 распад за 1 секунду). Измеряют по массе (Бк/кг), по объему (Бк/м³ или Бк/л) либо по площади (Бк/м²).

При этом в зависимости от периода полураспада содержащихся веществ (радионуклидов) отходы могут быть короткоживущими (менее года), среднеживущими (более года, но до 100 лет) и долгоживущими (больше 100 лет).

Период полураспада (Т½) - это время жизни радиоизотопа, равное периоду распада половине всех его радиоактивных ядер. То есть со временем активность его снижается вдвое от первоначального уровня. Речь идет не о каком либо химическом элементе, а именно о его изотопах (изотопы - разновидности атома химического элемента, имеющие разное число нейтронов в ядре), так как для каждого изотопа период полураспада разный. Например, для изотопов урана период полураспада равен: ²³⁸U - 4,5 млрд лет, ²³⁵U - почти 704 млн лет, ²³⁴U - 250 тыс. лет. А Т½ того же йода (изотоп ¹³¹I) составляет всего лишь 8 суток (но именно выбросы этого изотопа в процентном отношении преобладали в составе всех выброшенных радиоактивных элементов при аварии на ЧАЭС (апрель-май 2006 г.).

Таким образом, многое зависит от периода распада, необходимого чтобы активность радионуклидов снизилась до безопасного уровня. Если этот период составляет менее года, то такие отходы не подлежат захоронению, а временно хранятся до достижения ими безопасного для человека уровня радиоактивности. Оговоримся: многое, но не всё - ибо помимо времени жизни радионуклидов нужно учитывать уровень их активности. Короткоживущие, но с высоким радиационным фоном источники могут быть чрезвычайно опасны (работа с ними возможна только в специальных защитных костюмах либо вообще дистанционно), а некоторые долгоживущие (до миллиарда лет!), но низкоактивные «фонят» столь слабо, что практически не оказывают никакого отрицательного воздействия на людей или иных живых существ. Тем более что со временем радиоактивность (интенсивность излучения) снижается.

Потому меньшую угрозу для радиационного загрязнения окружающей среды и негативного воздействия на человека, естественно, представляют короткоживущие низкоактивные и среднеактивные отходы - такие, распад которых (при расчете на килограмм веса или литр объема радиоактивного источника) составляет от нескольких секунд и долей секунды до года. Как правило, их содержат до достижения безопасности в изолированных хранилищах неглубоко под землей (например, в подземных сооружениях и подвалах зданий).

Большая опасность может исходить как от долгоживущих низкоактивных и среднеактивных отходов (слишком длительный период полураспада), так и высокоактивных отходов (огромная концентрация радионуклидов и, как следствие чересчур высокое выделение тепла при распаде). Подобные РАО хоронят в глубоких скважинах (глубинные геологические хранилища).

Мы уже упоминали трансурановые радионуклиды, которые выделяют в особую группу радиоактивных веществ в отработанном топливе. Чем же они так уникальны и опасны? Дело в том, что подобные элементы являются искусственными и «поведение» их при попадании в природную среду малоизученно и непредсказуемо. Отсюда предполагается, что эти изотопы могут оказывать самое разное, в т. ч. весьма негативное влияние на экологическое равновесие в биогеосфере. Не говоря уже о воздействии на организм
человека и состояние его генофонда.

ТРЕВОГИ И РИСКИ

Чего боятся люди (как простые граждане, составляющие население данной местности, так и специалисты, имеющие дело с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами), когда речь заходит о захоронении веществ, несущих невидимую смерть? Прежде всего - нарушения целостности специальных контейнеров, в которых заключены РАО, которое повлечет утечку радиации наружу и ее попадание в почву, воздух, воды (в т. ч. подземные, грунтовые). Произойти это может, как нам видится, по двум причинам: либо в результате небрежности и непрофессионального отношения к своим обязанностям утилизаторов на стадии подготовки отходов к захоронению; либо в результате техногенной аварии, природной катастрофы и прочих непредвиденных обстоятельств во время транспортировки или при долговременном хранении.

Как утверждают эксперты, перевозки РАО (и ОЯТ) абсолютно безопасны. Особые, с повышенной защитой контейнеры (в изготовлении которых используются сталь и бетон, поглощающие радиацию и не позволяющие ей вырваться наружу) устанавливаются на спецпоездах, морских судах или крупнотоннажных автотрейлерах. Разумеется, транспортировки осуществляются в сопровождении усиленной охраны. Те же специалисты приводят цифры: за полвека было осуществлено около миллиона таких перевозок и никаких случаев утечки радиации не зафиксировано.

Тем не менее, угроза аварии, теракта или нападения с целью захвата ОЯТ по-прежнему остается вполне актуальной. Как не напрасны и опасения общественности по поводу разгерметизации контейнеров с отходами при их хранении (в результате коррозии или механических повреждений).

На сегодняшний день существует несколько способов утилизации РАО для их последующего захоронения. Обработка топлива включает две стадии: 1) предварительное хранение в специальных бассейнах или металлических сухотарных бочках - для распада короткоживущих изотопов и снижения теплоотдачи (время предварительной выдержки равняется периоду полураспада, помноженному на 10); 2) консервация для окончательного долговременного хранения. Последняя стадия и есть самая важная, переводящая отходы в такую форму, которая не позволит им вступать в реакции с чем бы то ни было, и которая к тому же сама не разрушится в течение длительного срока (века и тысячелетия).

Газообразные отходы (инертные газы, радиоактивные аэрозоли, различные пары радионуклидов) нейтрализуются уже на этапе повседневной газоочистки путем прохождения через специальные фильтры и абсорберы, а затем, доведенные до безопасного радиационного состояния, рассеиваются посредством высотных вентиляционных труб. Доочистке и дополнительной обработке подлежат системы вентиляции и фильтрации.

Твердые отходы, прежде всего, размельчают - насколько это возможно. Резкой, дроблением, прессованием добиваются уменьшения объема твердых РАО. Далее, опять же, если возможно, то отходы сжигают; при этом обязательным условием является надежная фильтрация образующихся в процессе горения дымов. Негорючие отходы подлежат уплотнению путем прессования, а мелкодисперсные из них (в форме пыли или муки) переводятся в монолит, т. е. смешиваются в мешалках с бетоном, превращаясь в застывшую твердую массу (причем, используют не обычную смесь цемента с песком, а портландцемента с мелкой золой - делается это для повышенной прочности, а значит, и долговечности).

Жидкие отходы так же предварительно дезактивируют: короткоживущие отстаивают, дабы снизить активность и фон излучения до безопасных значений, а долгоживущие концентрируют путем фильтрации, коагуляции (флокуляции), выпарки и выпадения в осадок, и отвердевают - цементируют, битумируют либо витрифицируют (остекловывают). На последнем методе хотелось бы остановиться чуть подробнее в виду его высокой надежности.

Витрификация (остекловывание) считается достаточно перспективным методом связывания РАО с нейтральным субстратом, и применяется для изоляции высокоактивных (и наиболее опасных) отходов. Стекло - инертный неразрушающийся материал, который не коррозирует, не окисляется, наоборот - долговечен и прочен. Например, в воде за миллион (!) лет растворяется лишь десятая часть любого изделия из стекла. К тому же стекло иммобилизует в себе любые, даже самые плохо растворимые элементы.

Технология такова: предварительно измельченные (или выпавшие в осадок) отходы кальцинируют в целях удаления воды. Затем полученную массу помещают в обычную стекольную или индукционную (нагрев за счет электромагнитной индукции) печь и постоянно добавляют в расплав стекло. Связанное со стеклом расплавленное вещество заливают в цилиндрические канистры из легированной стали, надежно запаивают и помещают в долговременные хранилища. Пройдут века и тысячелетия, а эти заполненные черным стекловидным веществом контейнеры так и будут покоиться в подземных убежищах.

Другой новейший способ нейтрализации опасных ядерных отходов - синрок. Вместо стекла для иммобилизации РАО используются различные минералы: пирохлор, криптомелан, голландит, цирконолит, перовскит...

Одна из технологических новинок - метод трансмутации, при котором радионуклиды выжигаются облучением, превращаясь из долгоживущих в короткоживущие. Таким образом в разы или даже на несколько порядков сокращается период полураспада и активность источников радиации.

ДЕЛА НАШИ СКОРБНЫЕ

В настоящее время в России накоплено порядка 500 млн м³ РАО. При этом, к счастью, львиную долю их составляют низкоактивные отходы. Доля самых опасных всего лишь 0,03%. Если же говорить о могильниках, то уже действуют захоронения в Челябинской, Пензенской и Курганской областях.

Распространившиеся в интернете недавно слухи о размещении РАО в Башкортостане вызвали целую бурю возмущения и тревожных откликов. Как уже сообщалось ранее, на сайте госкорпорации по атомной энергии «Росатом» в разделе «Закупки» помещена информация о проведения тендера на размещение пунктов захоронения радиоактивных отходов. Лот № 1 такой площадкой называет район поселка Нижние Лемезы Иглинского р-на РБ. Статус лота - «отменен». Вроде бы можно было успокоиться. Да не ту-то было! Общественное мнение взбудоражено вновь: закупка под номером № 130725/0482/015 третьим лотом сообщает, что предложено как вариант размещение площадки для захоронения РАО теперь уже в поселке Верхине Лемезы Иглинского р-на РБ. Статус лота - «проведен», но сделка признана несостоявшейся. Понимай, как хочешь...

Но так ли страшен радиоактивный чёрт, как его малюют широкие круги общественности республики?

В докладе ФГУП «Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (НО «РАО») «О перспективных площадках размещения пунктов окончательной изоляции радиоактивных отходов» в качестве пунктов захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) указан п. Верхние Лемезы Иглинского р-на РБ, как и приведен тип ПЗРО - приповерхностный траншейно-заглубленный. Это означает, что на данной площадке планируется захоронить отходы низкоактивные (чрезвычайно слабая степень излучения) и среднеактивные короткоживущие (при невысоком излучающем фоне источники радиации окончательно распадутся в течение нескольких месяцев или даже недель). Потому можно констатировать, что даже при непредвиденном нарушении целостности изолирующей защитной оболочки контейнеров фон излучения будет низким.

Конечно, для жителей близлежащих поселений и это покажется слабым утешением. В блоговых обсуждениях этой животрепещущей темы многие комментаторы жалуются на то, что статистика онкозаболеваний в Башкортостане за последние несколько лет выросла. И на подобные непроверенные данные, основанные на слухах и домыслах, можно было бы не обращать внимания, если бы не тревожила другая статистика: в тех регионах России, где уже размещены хранилища РАО, смертность от онкологических заболеваний превысила 40%, в то время как в целом по стране она не превышает 25%.

Тем более следует прислушаться к мнению специалистов, предлагающих хоронить любые радиоактивные отходы в глубоких (до 500 м) скальных шахтах с надежной круглосуточной охраной могильников и регулярными замерами радиационного фона объекта. На кону - здоровье и жизни людей, как и экологическая безопасность регионов. Достаточно нам трагедий с Чернобылем, «Маяком» и фенольно-диоксиновой Уфой!

© Эдуард Байков, текст, 2013

© Книжный ларёк, публикация, 2014