Наиболее распространенные изотопы, образующиеся в ядерном реакторе

В соответствии со сказанным проблема захоронения радиоактивных отходов имеет два аспекта:

• кратковременная изоляция (несколько лет), обеспечивающая значительное снижение активности короткоживущих изотопов, после чего с отходами более легко и безопасно обращаться;

• окончательная долговременная изоляция (десятки тысяч лет), обеспечивающая защиту от долгоживущих изотопов.

Кратковременная изоляция производится в глубоких заполненных водой резервуарах на территории АЭС. Вода поглощает продолжающее выделяться тепло и служит защитой от радиации. Для долговременной изоляции отходы заливаются каким-нибудь отвердевающим веществом, например, остекловываются, помещаются в герметичные контейнеры и помещаются во временное хранилище с регулируемым теплоотводом. Контролируемый теплосъем необходимо вести в течение не менее 20 лет перед их окончательным захоронением. Окончательное захоронение производится на большой глубине в устойчивых толщах горных пород или на дне глубоководных океанских впадин. Есть проекты отправки радиоактивных отходов в космос или на Солнце, однако при этом всегда есть опасность, что при аварии космического корабля на старте, подобной аварии с космическим челноком "Челленджер", радиоактивные отходы рассеются на огромной территории.

Однако можно ли с уверенностью утверждать, что на Земле существуют такие геологические формации, стабильность которых гарантирована на многие тысячи или десятки тысяч лет? Практически везде на Земле заметны следы вулканической деятельности, землетрясений, просачивания грунтовых вод, происходивших за последние 10000 лет. Следовательно, все это может повториться и в будущем, что приведет к попаданию в окружающую среду больших количеств радиоактивных изотопов с соответствующими последствиями для человека и природы. Проблема мест захоронения является в настоящее время весьма острой.

Еще большую проблему представляет захоронение жидких радиоактивных отходов. Часть из них упаривается и переводится в твердое состояние, однако проблема захоронения оставшейся части не решена. Так, например, в городе Мелекессе (Ульяновская область) высокоактивные отходы закачиваются в глубинные скважины под землю, английские атомные реакторы в Виндскейле, Уинфрите и Доунри сбрасывают радиоактивные воды в Ирландское море, на производственном объединении "Маяк" в городе Озерске (Челябинская область) жидкие радиоактивные отходы сбрасываются в небольшое мелководное озеро Карачай.

Наконец, возможен и еще один путь – переработка радиоактивных отходов с целью получения ядерного топлива (а также и расщепляющихся материалов для ядерного оружия). В настоящее время в мире действуют четыре небольших завода по переработке ядерного топлива: в Великобритании, России и Франции (два). Мощность завода в России (завод РТ-1 на производственном объединении "Маяк", пущенный в 1977 году) составляет всего 400 т отработанного топлива в год. Еще по одному заводу строится в Японии и Германии. Однако и заводы по переработке не обеспечивают 100-процентной утилизации отработанного ядерного топлива, хотя в какой-то степени и решают проблему отходов.

Количество отработанного ядерного топлива, находящегося в настоящее время на территории России оценивается в 10000 т, ежегодно это количество увеличивается на 135 т. Отработанное ядерное топливо поступает не только от АЭС России, но и из других стран, в которых были построены АЭС по советским проектам, – Украины, Венгрии, Чехии, Словении, Болгарии, Финляндии, Ирака, поскольку в соответствии с договорами, заключенными еще бывшим СССР, отработанное ядерное топливо должно возвращаться в страну, где оно было произведено.

Вывод из эксплуатации.Вывод из эксплуатации отслужившей свой срок ТЭС не представляет сколько-нибудь серьезной проблемы и не требует значительных капиталовложений. Освободившиеся производственные площади и помещения практически без ограничений могут быть затем использованы по другому назначению.

Снятие с эксплуатации энергоблоков АЭС – одна из сложнейших задач в комплексе использования ядерной энергии. АЭС вырабатывает свой ресурс через 30 – 40 лет после пуска. Столь небольшой по сравнению с ТЭС срок эксплуатации связан с тем, что из-за постоянной бомбардировки нейтронами различных металлических конструкций реактора (включая корпус) они становятся хрупкими и могут треснуть под нагрузкой. В идеале каждая АЭС должна быть разобрана до "зеленой лужайки", т.е. промышленная площадка должна быть возвращена в неограниченное использование. И хотя в мире уже есть положительные примеры вывода АЭС из эксплуатации и возвращения их площадок в состояние "зеленой лужайки", эти примеры носят больше экспериментальный, а не промышленный характер. Достаточно сказать, что, например, при снятии с эксплуатации 125 энергоблоков в странах ЕЭС общий объем радиоактивных отходов составит 1 миллион 600 тысяч тонн.

Можно выделить 3 основных варианта вывода АЭС из эксплуатации:

• немедленный демонтаж и очистка территории, объем радиоактивных отходов при этом оценивается в 20000 м³;

• отсроченный демонтаж, когда с территории АЭС удаляются отработанное ядерное топливо и теплоноситель, а после консервации в течение нескольких десятилетий (в Германии – 30 лет, в Великобритании – от 50 до 100 лет) производится демонтаж и окончательная очистка территории, объем радиоактивных отходов при этом снижается до 17000 м³;

• изоляция, когда все радиоактивные отходы остаются на станции, которую заключают в бетонный саркофаг, позволяющий контролировать ее состояние, через 100 лет производится разборка станции и ее дезактивация, объем отходов – 10000 м³.

По оценкам специалистов стоимость вывода АЭС из эксплуатации составляет около 10 % затрат на ее строительство, однако многие аналитики считают это значение заниженным и определяют расходы на демонтаж, как приблизительно равные стоимости строительства. Отметим также, что при любом варианте вывода из эксплуатации остается проблема захоронения радиоактивных отходов, только в третьем варианте она перекладывается на плечи будущих поколений.

Последствия аварий.Аварии на ТЭС носят локальный характер и не приводят к существенному загрязнению окружающей среды за пределами территории ТЭС. Аварии на АЭС могут иметь катастрофический характер не только на большой территории, прилегающей к станции, но и вызвать радиоактивное заражение на весьма удаленных территориях, подвергнув опасности здоровье миллионов людей.

Как видно из проведенного сопоставления простого однозначного ответа в пользу ядерной или традиционной энергетики дать нельзя. Отметим также, что ядерная энергия может рассматриваться как альтернатива сжиганию ископаемого топлива только в отношении выработки электроэнергии или в качестве энергетических установок на крупных судах. Применительно же, например, к двигателям внутреннего сгорания (а именно они являются одними из основных потребителей нефтепродуктов) использование ядерной энергии невозможно, а возможности перевода транспортных средств на электрические или какие-либо принципиально иные двигатели пока еще весьма туманны.

На начальном этапе развития ядерной энергетики проблемам захоронения отходов и вывода АЭС из эксплуатации не уделялось достаточного внимания. Однако по мере развития ядерной энергетики все эти вопросы вышли на первое место, и оказалось, что эффективных и надежных способов их решения нет. Это явилось одной из причин пересмотра политики в области энергетики во многих странах не в пользу ядерной энергетики. Хотя основной причиной, по которой первоначально положительное отношение к ядерной энергетике стало меняться на отрицательное, стала проблема безопасности АЭС.