Воздействие на окружающую среду радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива

     Исключительно важным в экологическом отношении  является вопрос о суммарном количестве РАО на территории России. Так, согласно И.И.Крышеву и Е.П.Рязанцеву это  около 5,5- 10¹⁹ Бк. Согласно другой информации на предприятиях Минатома России хранятся РАО с общей активностью около 1,4- Ю²⁰ Бк, а это почти в три раза больше, чем указано ранее. Мы воспользуемся данными более нового специализированного исследования, согласно которому суммарная активность РАО составляет около 8,2- 10¹⁹ Бк,

     Современные отчеты, к сожалению, ориентированы  часто на создание достаточно деформированного представления об экологической ситуации. Так, утверждается, что из - 8,2 • 10¹⁹ Бк более 99 % обусловлено деятельностью в военной области, непосредственно связанной с наработкой оружейного плутония. Если это так, то на этом фоне современная деятельность атомной промышленности России, по мнению составителей отчетов, ничего изменить просто не может. Более того, при анализе таких сводных данных следует учитывать, что в СССР большую часть урана добывали не на территории Российской Федерации. Поэтому в отчеты теперь не включают активность и объемы отходов, хранящихся на территориях сопредельных стран, но обусловленных наработкой плутония в нашей стране и добычей урана для российских АЭС. Экологическую опасность они представляют не меньшую, в том числе и для населения России, чем «собственно наши РАО», однако их «отсутствие», по мнению некоторых, «улучшает общую картину». Такой подход срывает реабилитацию загрязненных территорий и не способствует улучшению радиоэкологической ситуации.

     В настоящее время не следует рассматривать  «военные» и «мирные» РАО вместе. Не должно быть такой ситуации, когда в тени разговоров о реабилитации наиболее загрязненных вследствие военной деятельности зон оказывались бы проблемы, связанные с наработкой РАО и ОЯТ сейчас. Более того, ведущим параметром является не абстрактная интегральная активность, а конкретная загрязненность территорий и объем наработанных отходов.

     Наибольшую  экологическую опасность представляют жидкие радиоактивные отходы (ЖРО), объем которых в России более 5 • 10⁸ м³ и находятся они в 105 пунктах хранения. Суммарная их а-активность 1,9* 10¹⁶ Бк, а суммарная р-активность - 7,3 * 10¹⁹ Бк.

     Твердые радиоактивные отходы в количестве около 1,8- 10⁸ т находятся в 274 пунктах хранения и их а-активность составляет -6 - 10¹⁵ Бк, а р-активность -8,1 • 10¹⁸ Бк.

     Кроме того, на объектах ядерного комплекса  России хранится более  500 т отработавшего  ядерного топлива активностью около 1,6 • 10²⁰ Бк. Официально считается, что при хранении ОЯТ не происходит загрязнения природы, так как все радионуклиды находятся в надежных герметичных оболочках внутри тепловыделяющих элементов и не имеют прямого контакта с окружающей средой. 

Хранение  и обращение с  радиоактивными отходами.

Вопросы охраны окружающей среды 

     В большинстве стран мира в настоящее  время применяется временное  приповерхностное захоронение твердых  САО и НАО. Обычно это заглубленное сооружение — траншея или котлован, стенки которых могут быть земляными или облицованными железобетоном. Хранилище может быть также наземным сооружением. Низкая стоимость и простота захоронения сделали этот способ широко распространенным в большинстве стран, в том числе и в нашей стране.

     Экологическая безопасность такого способа хранения определяется правильностью выбора площадки для захоронения. Должны выполняться совершенно очевидные для экологов требования: низкая сейсмическая активность, возвышенные формы рельефа, сложенные рыхлыми осадочными породами, низкие уровни грунтовых вод, местность должна быть незатопляемой и незаболоченной. К сожалению, такие очевидные правила выбора площадок были сформулированы в России только в 1980-е гг., когда основная часть хранилищ была уже введена в эксплуатацию. Сейчас в разных местах современные методы анализа позволяют обнаружить выход радионуклидов из устаревших хранилищ в окружающую среду.

     Так как хранение ЖРО представляет наибольшую потенциальную опасность для окружающей среды и населения, то мы начнем с них. Для России это особенно важно, так как у нас в 1957 г. на ПО «Маяк» произошел взрыв огромной емкости с высохшими ЖРО, приведший к загрязнению значительных территорий и образованию так называемого «Восточно-Уральского радиоактивного следа». Среди ЖРО в среднеактивных отходах у нас находится около 81 % общей активности, в высокоактивных — около 19%, а в низкоактивных — всего около 0,04 %. К сожалению, подавляющая их часть хранится без изоляции от окружающей среды (табл. 9.2), хотя часто подчеркивается, что ~ 81 % объема всех ЖРО находится в специальных водоемах (но без изоляции).

     Что можно сказать об этих, не изолированных  от окружающей среды, водоемах. Общая  их площадь примерно 111 км² и в них активность — около 2,5 • 10¹⁹ Бк. Подавляющая часть площади — около 106 км² — находится в санитарно-защитных зонах, т.е. не на промышленных площадках. Отходов, имеющих в своем составе трансурановые элементы, — около 5 % общего количества. Из суммарной активности более 60 % находится в донных отложениях. Влияние пунктов хранения ЖРО на окружающую среду оценивают по наличию превышений ув^вола в наблюдательных скважинах, расположенных в непосредственной близости от пунктов хранения*. В настоящее время в грунтовых водах около многих предприятий обнаружено превышение УВ^вода.

     Что касается ТРО, то по массе основное их количество составляют отходы горнодобывающих производств, забалансовые руды, спецодежда, крупногабаритное и лабораторное оборудование, тара, малогабаритные металлоконструкции, стройматериалы, загрязненный фунт. Это НАО, масса которых составляет около 99,5 % всех ТРО. В оставшихся отходах содержится около 98 % суммарной активности ТРО. В основном это – остеклованные высокактивные отходы, хранящиеся на НО «Маяк». Такой же, как и в случае ЖРО, контроль за содержанием радионуклидов, к сожалению, указывает на некоторое превышение УВ^В0Да в районах расположения более чем 20 пунктов хранения. Можно сказать, что количество мест, где обнаружено превышение УВ^вода растет со временем и постепенно это может стать серьезной проблемой.

     Темпы переработки РАО в нашей стране остаются низкими, и это ведет  к их постоянному накоплению. Исключением  является переработка жидких высокоактивных отходов. Серьезную обеспокоенность вызывают и загрязненные при этом радионуклидами территории (участки земель, водоемы) общей площадью 481,4 км². Из них загрязненные земли составляют 377 км² (78,3 %), а загрязненные водоемы — 104,4 км² (21,7 %). Почти половина этих территорий находится в санитарно-защитных зонах, и такая же примерно часть — в зоне наблюдения — 219,9 км². Основная часть загрязненных площадей — 452 км² принадлежит ПО «Маяк».

     Места, в которых хранят и перерабатывают РАО, расположены на всей территории России от Кольского полуострова до Камчатки. Прежде всего, это различные учреждения системы Минатома, включающие в себя 105 пунктов хранения ЖРО, 274 пункта хранения ТРО и 21 предприятие, где работают 30 установок по переработке радиоактивных отходов. Особняком стоят ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат (СХК) и Красноярский горнохимический комбинат (ГХК), где сосредоточена большая часть РАО (более 95 % по активности). Все АЭС располагают специально оборудованными пунктами по переработке и хранению (иногда и захоронению) НРО и СРО, расположенными недалеко от промышленной площадки АЭС.

     Особо следует упомянуть о системе  спецкомбинатов (СК) «Радон», занимающихся транспортированием и захоронением НРО и СРО. Головной и первой по объемам оборота организацией является Московское НПО «Радон», а вторым по объемам оборота — Ленинградский СК «Радон» (JICK). Министерство обороны и ВМФ имеют собственные площадки для хранения радиоактивных отходов и отработавшего топлива.

     Что касается хранения РАО на АЭС, то это, несомненно, рационально в экологическом плане, так как не требуется дополнительных перевозок и имеется удовлетворительный контроль. Первая трудность связана с недостаточным объемом хранилищ, особенно это актуально на Белоярской, Кольской, Курской и Ленинградской АЭС. Практически на всех АЭС России темпы строительства хранилищ не отвечают темпам образования РАО. Качество имеющихся также вызывает опасения. Так, в наблюдательных скважинах в районе Белоярской и Нововоронежской АЭС отмечено загрязнение грунтовых вод радионуклидами.

     Среди спецкомбинатов выделяется Московская НПО «радон» функционирующее с 1961 г. Здесь осуществляется наиболее полный комплекс работ, связанных с удалением и хранением НРО и СРО. Основную массу ТРО, имеющих активность 0,1 — 100 МБк кг"¹, составляют загрязненные спецодежда, вата, боксы, лабораторная посуда, отработавшие источники ионизирующего излучения. Основными радионуклидами являются: ⁶⁰Со, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и др. Опыт работы показал, что после двух лет хранения ЖРО в некоторых стальных емкостях толщиной 4 мм в результате коррозии появляются утечки отходов. Таким образом, хранение ЖРО с активностью примерно 5 МБк л^-1 в стальных емкостях следует рассматривать только как временное при наличии постоянного контроля за их эксплуатацией.

     Так как на СК происходит переработка  отходов, то в окружающую среду попадают радионуклиды от установок по сжиганию горючих РАО, установок по битумированию отходов, сточные воды после дезактивации транспорта, воды спецпрачечных и т.д. Поэтому вокруг СК имеется санитарно-защитная зона радиусом 2,5 км, а также зона наблюдений.

     Концентрации  радиоактивных аэрозолей в зоне строгого режима в 2 —7 раз выше, чем  в санитарно-защитной зоне. Объемная р-ак- тивность вод поверхностного стока  составляет 5—10 Бкл~', а вод открытых водоемов зоны наблюдений 1 — 3 Бк л~'. Проводятся наблюдения за растительностью в зоне строгого режима, за состоянием лесов и почвы в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдений. Уровни радиоактивного загрязнения растений вблизи предприятия в 10—15 раз выше, чем в лесах окружающей территории, многие растения являются активными накопителями радионуклидов. В то же время мы не можем говорить о степени экологического неблагополучия санитарно-защитной зоны. Для этого недостаточно ни объемов, ни длительности наблюдений. Более того, загрязнения пока ниже допустимых нормами радиационной безопасности.

     Нужно помнить, что и Московский и Ленинградский  СК были созданы задолго до введения правил, регулирующих такую деятельность. Прежде всего, это касается мест постройки. Так Ленинградский СК расположен в холодном сыром климате в заболоченной местности вблизи Финского залива, испарение воды мало по сравнению с количеством выпадающих осадков. Здесь имеют место протечки радионуклидов вблизи хранилищ.

     В скважинах, расположенных около  хранилищ твердых отходов, обнаружены: ⁹⁰Sr — 5 кБк-л^-1, ¹³⁷Cs — 670 Бк -л^-1, что существенно выше допустимых концентраций. Был обнаружен и плутоний. Активность ²³⁹-²⁴⁰Ри достигла значений 0,1—0,5 Бк-л^-1, что также свидетельствует о наличии протечек в хранилищах. Здесь были проведены мероприятия по реабилитации территорий, но в целом экологическая ситуация остается сложной.

     Так как экологическая ситуация на Московском и Ленинградском  СК внушает опасения, то трудно предположить, что на других она лучше, тем более, что все они построены давно и явно устарели. Хранилища многих из них почти до отказа заполнены. Поэтому районы их размещения нуждаются в постоянном экологическом мониторинге. Серьезные опасения вызывает и возможность пожаров, так как горючие отходы, составляющие по массе до 20 %, захораниваются вместе с негорючими.

     Что касается радиоактивных отходов, хранящихся на ПО «Маяк», то об этом есть обширная литература. Такие термины, как Теченский  каскад водоемов и озеро Карачай, символизируют сегодня хищническое  отношение человека к природе. Несомненно — это самый неблагоприятный в радиоэкологическом отношении район в России. Мы коснемся ситуации там далее, когда будем рассматривать экологические последствия переработки ОЯТ.

     В заключении этого подраздела необходимо сказать о подземном захоронении жидких радиоактивных отходов. Оно осуществляется на полигонах СХК, ГХК и НИИ атомных реакторов (г. Димитровград). Когда в табл. 9.2 мы приводили данные о ЖРО, изолированных от окружающей среды, то речь шла о закачке в подземные пласты-коллекторы на этих территориях отходов общей активностью около 3- 10¹⁹ Бк. Впервые эта практика была начата на СХК в 1963 г. С тех пор на глубину 300 — 340 м было закачано 1,5- 10¹⁹ Бк. Полигоны захоронения ЖРО расположены на территории санитарно-защитной зоны комбината. Основными требованиями к местам подземного захоронения ЖРО являются следующие:

• в разрезе должны быть песчаные пористые пласты, обладающие достаточными емкостными и фильтрационными свойствами для нагнетания в них растворов;
• должны быть доказательства разобщения верхнего водоносного горизонта, находящегося под воздействием водозаборов, и нижнего водоносного комплекса, используемого для захоронения отходов;
• скорость движения подземных вод не должна превышать 3 — 5 м/год, с тем чтобы локализовать РАО в течение длительного времени в пределах санитарно-защитной зоны.

     Подобные  условия имеются и на ГХК. В  промышленной зоне НИИ атомных реакторов закачка проводилась на глубины 1 100 — 1 500 м. Этот метод захоронения, используемый только в России, имеет определенные положительные стороны. В условиях отсутствия достаточного опыта, средств и технических возможностей изолировано, по крайней мере на длительное время, огромное количество ВАО и САО. Речь идет, в основном об изотопах стронция, цезия, рутения, церия и циркония, а не о таких долгоживущих изотопах, как ²³⁹Ри. Несомненно, пребывание их на поверхности в конкретных условиях России нанесло бы большой экологический ущерб, чем такое их захоронение. В то же время все это требует постоянного геоэкологического и радиоэкологического мониторинга, так как в случае г. Димитровграда и СХК поблизости находятся подземные воды, используемые в хозяйственно-бытовых целях.