Переработка радиоактивных отходов. Влияние на человека

Есть в обсуждаемой  проблеме один весьма неожиданный аспект, на который мало обращают внимание. Это появление новых изотопов, которых вообще нет в природе. «Свежий» уран, не побывавший в реакторе, содержится в земной коре. Реакция  биосферы на увеличение или уменьшение его количества в целом изучена. Но ведь во время ядерного синтеза, происходящего в реакторе, возникают трансурановые элементы и искусственные изотопы обычных веществ - это, на мой взгляд, одна из самых больших проблем ядерной энергетики, да и не только ее. Перед современным человечеством в полный рост встает вопрос о загрязнении биосферы теми элементами и химическими соединениями, которых в ней никогда не было. Поясню свою мысль: раньше на улицах городов для борьбы с гололедом разбрасывали соль. Из-за этого гибла растительность, но особого загрязнения биосферы в целом не происходило, потому что и натрий, и хлор (из которых состоит поваренная соль) - одни из самых распространенных элементов земной коры. Некоторое перераспределение этих веществ, в общем, не трагично, хотя и может вызвать весьма негативные последствия для данного конкретного скверика. Совсем иное дело, когда начинают накапливаться совершенно новые химические элементы и вещества, которые встречаются в природе в предельно малых количествах. Что в этом случае будет происходить, никто просто не знает, потому что у нас еще нет соответствующего опыта. Мне представляется, что проблема новых изотопов и химических соединений, возможно, даже более серьезная, чем проблема радиоактивного загрязнения, о котором наши знания за последнее время существенно расширились. При этом проведение хотя бы двухэтапного тестирования того или иного вещества стоит очень дорого, из-за чего значительная часть вновь появляющихся соединений вообще никак не оценена с экологической точки зрения. 

Чем отработанное ядерное  топливо отличается от радиоактивных  отходов. 

Прежде всего тем, что ОЯТ - это ценный продукт, содержащий 2 полезных компонента - невыгоревший уран и трансурановые элементы. Кроме  того, среди продуктов деления содержатся радионуклиды (радиоактивные изотопы), которые можно с успехом применять в промышленности, медицине, а так-же в научных исследованиях. После того как из ОЯТ, которое представляет собой неразделенную смесь полезных и ненужных продуктов, выделяют как минимум два полезных компонента, невыгоревший уран и трансурановые элементы, включая плутоний, остаток превращается в особую разновидность РАО - отходы высокой удельной активности. 

Когда возникла проблема обращения с ОЯТ. 

В полный рост эта проблема встала в период создания отечественного ядерного оружия в конце 1940-х годов. Она была успешно разрешена в результате проектирования и сооружения первого в нашей стране радиохимического завода (РХЗ) большой производительности на Урале, в городе Челябинск-40, на базе № 10, известной теперь как комбинат «Маяк». Исходная задача комбината состояла в получении оружейного плутония, но вся цепочка химических реакций, отделяющих разные элементы друг от друга, естественно, пригодна и для переработки ОЯТ с атомных электростанций. По сходной схеме работают и другие отечественные РХЗ на Сибирском и Горно-химическом комбинатах - в городах Томск-7 (СХК) и Красноярск-26 (ГХК). Такую же задачу решали РХЗ в США, Великобритании, Франции и Китае.  

С большой долей  вероятности можно предположить, что аналогичные радиохимические установки небольшой мощности были использованы Индией и Пакистаном при получении плутония для национальных ядерных зарядов. В настоящее время крупной производительностью отличаются английский РХЗ фирмы BNFL (Селлафилд), находящийся на берегу внутреннего Ирландского моря, и французский - фирмы Cogema на мысе Аг, в проливе Ла-Манш.  

По мере свертывания  ядерных оружейных программ и  роста числа АЭС радиохимические  заводы все больше переориентировались на переработку ОЯТ энергетических реакторов. В частности, наш первый РХЗ в Челябинске-40 был модернизирован для этой цели и с тех пор носит новое название «РТ-1». Строившийся до развала Советского Союза второй завод - «РТ-2» законсервирован. 

США избрали стратегию отсроченной (на 50-70 лет) утилизации выгруженного и выгружаемого из 107 американских АЭС ядерного топлива, приступив к сооружению глубинного федерального хранилища ОЯТ, рассматриваемого как стратегический государственный запас.  

Почему другие страны не строят заводы для переработки ОЯТ?  

Переработка ОЯТ, поступающего с АЭС, - очевидное будущее всех государств, развивающих ядерную  энергетику. Такое «замыкание» ядерного топливного цикла (ЯТЦ) экономически целесообразно  по ряду причин. Прежде всего, значительно (на 1/6 часть) сокращаются потребности в природном уране как за счет возврата 235-го изотопа урана, не сгоревшего в реакторе, так и в результате образования нового ядерного горючего - плутония. Как источник тепловой энергии 1 грамм плутония, кстати, эквивалентен примерно 1 тонне нефти. Переработанные ОЯТ можно использовать для производства ТВЭЛов, в том числе на основе смеси оксидов урана и плутония (так называемого МОХ-топлива). Помимо экономических преимуществ замыкание ЯТЦ снижает опасность распространения ядерного оружия из-за «сжигания» образующегося плутония, который в открытом цикле необходимо хранить под крайне жестким контролем. Хотя в мире накоплено около 240 тыс. тонн ОЯТ, переработано только 85 тыс. тонн. Из 30 государств, развивающих ядерную энергетику, только Великобритания, Франция и Россия построили и эксплуатируют РХЗ для переработки ОЯТ с АЭС. Это также обусловлено экономическими причинами, поскольку сооружение РХЗ экономически целесообразно лишь при годовой производительности 1 500 т ОЯТ, для чего необходимо эксплуатировать около 50 крупных АЭС. Поэтому Япония, в которой уже действуют 54 АЭС, вырабатывающие 1/3 всей электроэнергии, тоже приступила к сооружению РХЗ и планирует ввести его в строй через 2-3 года. В то же время необходимость переработки ОЯТ побудила владельцев многих АЭС искать предпринимателей, готовых взяться за эту работу. Возникшую нишу заполнили уже упоминавшиеся английский и французский радиохимические заводы. Они в течение нескольких десятилетий по долгосрочным контрактам перерабатывают ОЯТ с АЭС Бельгии, Германии, Швейцарии, Японии и других стран. Непременное условие таких контрактов - возврат всех трех перечисленных ранее компонентов ОЯТ (в том числе отходов высокой удельной активности) в страну - поставщика этого топлива. Кстати, отметим, что в соответствии с ранее заключенными международными соглашениями Россия также перерабатывала ОЯТ, которое поступало с АЭС, построенных по советским проектам в Болгарии, Венгрии, ГДР, Финляндии, Чехословакии и загружавшихся «свежим» ядерным топливом по поставкам из СССР и России. В настоящее время такие операции выполняются для ОЯТ с АЭС в Армении, Болгарии и Украине. Снижение порога ядерного противостояния сопровождается снижением загрузки перерабатывающих предприятий как у нас, так и за рубежом. Освобождающиеся мощности РХЗ целесообразно использовать для переработки ОЯТ из зарубежных стран. Законодательно закрепленная теперь инициатива Минатома РФ - попытка выступить конкурентом на этом высокоприбыльном рынке. 

Как осуществляют перевозки ОЯТ. 

Проблема транспортировки  ОЯТ, которая существует со времени  строительства РХЗ для целей  выделения плутония как ядерной  взрывчатки, обострилась после сооружения первых АЭС. Ведь промышленные реакторы и РХЗ находятся на одной площадке или вблизи друг от друга (например, в Челябинске-40 их разделяют всего 2 км), тогда как АЭС строили в регионах, остро нуждающихся в электроэнергии и удаленных от РХЗ на многие тысячи километров. При перевозках ОЯТ с площадок АЭС следовало решить 3 задачи: обеспечить радиационную безопасность персонала и населения (в том числе при аварийных ситуациях), исключить перегрев ОЯТ во время транспортировки и принять меры против попыток хищения топлива злоумышленниками. Это было сделано в результате разработки массивных защитных контейнеров из таких поглощающих радиацию материалов, как чугун, сталь и бетон, которые снижают интенсивность излучения до допустимых пределов, и специализированных вагон-контейнерных поездов. Ежегодно по дорогам России проходит 30 транспортов с радиационно опасными грузами, и пока не было зафиксировано ни одной аварии. В США для перевозок контейнеров с ОЯТ используют преимущественно автотрейлеры большой грузоподъемности. В Швеции, где большая часть АЭС находится на берегу Балтийского моря, для этой цели разработаны и построены специализированные суда. Транспортировку ОЯТ из японских АЭС на перерабатывающие заводы Великобритании и Франции также осуществляют морским путем. За 50 лет транспортировки ОЯТ и других источников ионизирующих излучений большой активности (в частности, используемых в радиотерапии злокачественных заболеваний) не было ни единого случая аварий с какими-либо радиационными последствиями, хотя в мире уже осуществлено более 1 млн. таких перевозок.  

К сказанному необходимо добавить, что, во всяком случае, при перевозке радиоактивных отходов аварии случались, а ведь такие транспортировки, надо полагать, тоже сопровождались повышенными мерами безопасности. И еще: несмотря на режим секретности, маршруты следования поездов и морских судов периодически становятся достоянием гласности, чему мы бываем свидетелями, наблюдая за протестами «зеленых». Так что проблема транспортировки ОЯТ, безусловно, имеется, хотя нас и пытаются убедить в обратном. 

Чем переработка  ОЯТ грозит экологической ситуации.  

Эксплуатация отечественного РХЗ в начальные годы его работы сопровождалась чрезмерным радиационным воздействием не только на персонал, но и на окружающую среду. При создании проекта этого уникального промышленного  предприятия опереться на какой-либо опыт не было возможности. И хотя на комбинате были предусмотрены и сооружены хранилища радиоактивных отходов, многочисленные аварийные ситуации, особенно в первый период его работы, быстро привели к их переполнению. Уже в 1949 году поставленную в техническом задании на проектирование РХЗ задачу очистки сбросов в гидросеть, в частности в реку Теча, пришлось снять с повестки дня - создание такой системы существенно затягивало работы по получению плутония для первой советской атомной бомбы. Один из ветеранов Минатома, А.К. Круглов, в своей книге «Как создавалась атомная промышленность СССР» пишет, что «к концу 1949 г. нужно было выбирать: либо продолжать нарабатывать плутоний, либо остановить завод, прекратив сбросы радиоактивных вод в реку Теча. Решение было принято. Наработка плутония продолжалась. Специальная комиссия одобрила предложение комбината, поддержанное Минздравом СССР, об использовании бессточного озера Карачай для сброса радиоактивных растворов. Из-за загрязнения реки и прибрежной территории радиационному воздействию подверглись 124 тыс. человек, проживающих в районе поймы реки в Челябинской и Курганской областях. Большие дозы облучения (до 170 бэр) получили 28 тыс. чел. Было зарегистрировано 935 случаев заболеваний хронической лучевой болезнью. Пришлось отселить около 8 тыс. человек из 21 населенного пункта». 

Конечно, сегодня  ситуация далека от той, что была характерна для эпохи гонки ядерных вооружений. Десятилетия работ по снижению объемов  и активности образующихся отходов, создание и совершенствование методов и средств очистки, жидких и улавливания газообразных радиоактивных веществ, оптимизации сроков выдержки выгруженного ОЯТ не прошли даром. В настоящее время выбросы и сбросы радионуклидов с РХЗ не превышают допустимых величин, устанавливаемых независимыми от Минатома России контрольными и надзорными органами, автоматизированные системы радиометрического и спектрометрического контроля позволяют быстро отсечь недопустимые сбросы, направив их в дополнительно созданные хранилища, либо снизить производительность комбината. Опыт работы «мокрого» хранилища ОЯТ на Красноярском ГХК показывает, что в выбросах обнаруживается только Cs-137, концентрация которого в 250 раз ниже допустимой, установленной Минздравом России в соответствии с международными рекомендациями. Заслуживает упоминания, что в Великобритании и Франции жидкие отходы РХЗ продолжают сливать в море, что приводит к повышенным концентрациям техногенных радионуклидов не только вблизи мест сбросов в Ирландском море и в проливе Ла-Манш, но и за тысячи километров от них. В частности, сбросы английского РХЗ являются главным источником поступления таких долгоживущих радионуклидов, как Sr-90 и Cs-137 с периодами полураспада 28 и 30 лет, в Северное, Норвежское, Баренцево, Карское и даже Белое моря. В соответствии с решением стран - участниц Лондонской конвенции планируется прекратить такие сбросы в моря к 2018 году. В нашей стране сливы жидких радиоактивных отходов (в основном от эксплуатации атомных подводных лодок) были прекращены в 1993 году. 

Радиоэкологические  проблемы переработки ОЯТ с использованием современных технологий и накопленного опыта в основном решены. Конечно, сказанное не относится к тяжелой  задаче реабилитации радиоактивно-загрязненных районов, особенно вблизи комбината  «Маяк», в частности озера Карачай и Теченского каскада водоемов и территорий, пострадавших от аварии в 1986 году на Чернобыльской АЭС. Это потребует многих лет работы и многомиллиардных затрат. Для оценки их масштаба стоит указать, что в США для проведения аналогичных работ выделяется по 2 млрд. долларов ежегодно. В соответствии с недавно принятым законом «О специальных экологических программах» именно на цели реабилитации и возвращения к нормальной жизни обширных регионов, выведенных ранее из использования в народном хозяйстве, и пойдут средства, которые выручит Минатом от переработки ОЯТ с зарубежных АЭС. По оценкам, сделанным на основе опыта, накопленного в нашей стране и за рубежом, переработка и хранение 20 тыс. тонн ОЯТ приводит к увеличению дозы облучения персонала РХЗ и населения ближайшей области всего на 1% в сравнении с получаемой от природных источников радиации (эта добавка в 10 раз меньше того облучения, которое мы ежегодно получаем в медицинских учреждениях). Сегодня переработка ОЯТ не вызывает чрезмерного радиационного воздействия на персонал ядерно-химических предприятий и население страны. 

Оценка столь серьезных  и опасных производств должна делаться еще на стадии проектирования. Ранее наиболее действенным и  реальным был институт экологической  экспертизы. Сейчас, увы, позиции государственной экспертизы во многом утрачены, и немалая часть недоброкачественных в экологическом смысле проектов тем не менее реализуется. Поэтому уверенности в том, что весь цикл переработки ОЯТ находится под жестким экологическим контролем, нет. Если же говорить о недавно принятом законе, разрешающем ввоз из-за рубежа и переработку ОЯТ на наших РХЗ, то, полагаю, та поспешность и та атмосфера, в которой принималось это решение, не добавляет нам уверенности в его экологической безупречности. 

При обсуждении этого  закона было много разговоров о том, что наша страна при реализации данного  проекта получит значительные средства, за счет которых можно будет решить многие экологические проблемы. Но пока ни ОЯТ, ни деньги из-за рубежа не поступали, поэтому сказать, как на самом деле будет реализовываться принятый закон на практике, нельзя. Топливо, поступающее на переработку сейчас, - этот тот уран, который мы поставляли на АЭС, построенные за границей и который мы обязаны забирать после отработки. Поэтому на сегодняшний день никаких «ядерных» денег у нас нет, а следовательно, и о решении экологических проблем за счет этих средств говорить не приходится. Хотя нельзя не учитывать и того, что у России не так много конкурентоспособных «высоких» технологий мирового уровня. Технология переработки ОЯТ- одна из них. Развитие производств ядерного топливного цикла, в том числе радиохимических, обогащает технологическую культуру всего общества, ибо требует новых материалов, высококвалифицированных специалистов и так далее. Россия - ядерная держава (здесь нет оценок - хорошо это или плохо, это - факт), у нас накоплено радиоактивных веществ суммарной активностью более 4 млрд. Ku (Кюри). Поведение этих веществ придется контролировать тысячелетиями, если мы не научимся их перерабатывать, утилизировать. Уже в силу этого Россия намертво привязана к ядерной энергетике. Поэтому ядерно-энергетический потенциал страны необходимо поддерживать (хотя и вовсе не обязательно за счет переработки ОЯТ). 

Каковы перспективы переработки ОЯТ. 

Конечно, в период гонки ядерных вооружений переработка  ОЯТ велась по политическим, даже геополитическим, причинам - без РХЗ наша страна не смогла бы обеспечить стратегического  паритета с США в «холодной  войне». Выполнение поставленной задачи изготовления и испытания первой советской атомной бомбы в исключительно короткие сроки сопровождалось вынужденными решениями. Одно из них - крайне высокие дозы облучения персонала отечественного РХЗ. По данным, опубликованным в 1990-е годы (до того времени они были секретными), при допустимом тогда пределе 30 бэр в год индивидуальные дозы в 1948-1958 годах составляли: для дозиметристов - около 150 бэр, для основного персонала технологических цехов - от 170 до 270 бэр. Последняя величина более чем в 100 раз превышает современную допустимую радиационную нагрузку для профессионалов! Такие высокие уровни облучения не могли не сказаться на здоровье людей. Лучевые заболевания были диагностированы у 3 444 сотрудников РХЗ. К счастью, эти мрачные страницы уже далеко позади. По мере совершенствования технологии, улучшения средств автоматизированного контроля и защиты, систем дозиметрии и радиационной безопасности условия труда при переработке ОЯТ приблизились к допустимым, не вызывающим опасений за состояние здоровья.