Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011
(100-250 мм осадков в год). Уровень подземных вод находится ниже горизонта хранилища на 244 м.
Проект «Юкка-Маунти» включает две фазы: строительство и эксплуатация подземной лаборатории, и затем сооружение подземного хранилища. К 1998 году на глубине около 305 м построены основной (длина 7,8 км, диаметр 7,6 м) и поперечный (длина 2,74 км) туннели лаборатории для проведения всесторонних исследований района захоронения.
В июле 2002 года президент Джордж Буш подписал резолюцию Конгресса, одобрившую строительство хранилища на площадке Юкка-Маунтин10.
Конструкция хранилища предусматривает создание в массиве горы дополнительно к основному и поперечному туннелям подземной лаборатории серии штреков, в которых будут храниться ОЯТ и остеклованные ВАО в стальных цилиндрических упаковках. Доступ к штрекам будет обеспечивать магистральный туннель. Общая протяженность штреков (диаметр около 4,6 м) с размещенными упаковками составит 56 км. Доступ в хранилище будет осуществляться через два наклонных входа – северный и южный. Предусмотрен мониторинг хранилища в течение 300 лет. Предполагается, что система инженерных и естественных барьеров позволит обеспечить надежное хранения ОЯТ и ВАО в течение не менее 10 тыс. лет.
Система инженерных барьеров, состоящая из контейнера для ВАО, верхнего экрана и опорных конструкций должна обеспечивать отсутствие влаги на контейнере в течение первых сотен лет. В хранилище планируют использовать упаковку, состоящую из двух контейнеров размещенных один в другом. Внешний контейнер изготовлен из металла с высокой коррозионной стойкостью (сплав 22), а внутренний – из прочной нержавеющей стали ядерной чистоты (марки 316 NG). Нависающий экран, предназначенный для защиты контейнера от капель воды, падающих с потолка хранилища, и кусков обрушающейся породы, предполагается изготовить из титана.
10 В настоящее время Президент США приостановил выполнение проекта в массиве Юкка-Маунтин.
196
При хранении контейнеров в горизонтальном положении и смешанном размещении контейнеров различного типа температура в каждом подземном штреке или туннеле, вырубленном в горе, будет примерно одинаковой. Упаковки с отходами будут размещаться друг от друга на расстоянии около 1 м, чтобы температура на их поверхности была не более 160°С при уровнях излучения до 1,6 Зв/ч. Вследствие медленного распада радионуклидов пройдут сотни лет, прежде чем температура на поверхности упаковок снизится и станет меньше температуры кипения воды. Пока температура на поверхности контейнера выше точки кипения воды, гарантирована их сухость и защита от коррозии.
Для доставки ОЯТ к хранилищу предполагается использовать многоцелевую канистру (Multipurpose Canister – MPC), которая широко применяется в настоящее время для транспортировки и хранения ОЯТ на площадках АЭС США. Эта канистра может также служить в качестве внутреннего контейнера для системы удаления ОЯТ в хранилище.
При изготовлении вновь разрабатываемых многоцелевых контейнеров для транспортировки и хранения ОЯТ предполагают использовать керметный материал, в котором частицы обедненного урана распределены в стальной матрице. Конструкция контейнера из этого материала обладает рядом достоинств, таких как: меньшая масса и размеры за счет лучших радиационно-защитных свойств, повышенная прочность, обеспечивающая лучшую физическую защиту при возможных террористических актах.
Лицензирование объектов ИАЭ в США, так же как и в России, является многостадийной, т.е. необходимо лицензировать каждый этап жизненного цикла хранилища: проектирование, размещение, строительство, эксплуатация и закрытие хранилища. На всех этапах необходимо представить доказательства по обеспечению безопасности хранилища на весь период его потенциальной опасности. В настоящее время этот период определен Федеральным апелляционным судом США в сотни тысяч лет. При этом нормы радиационной безопасности должны быть обеспечены в радиусе 18 км от площадки захоронения. Одним из важных положений при лицен-
зировании NRC (Nuclear Regulatory Commisssion – Комиссия по ядерному регулированию) является доказательство возможности извлечения ОЯТ/ВАО. В связи с длительной задержкой начала ли197
цензирования строительства, открытие хранилища состоится не ранее 2017 года.
Основные критические замечания противников проекта заключаются в следующем:
–не предоставлено достаточно данных для доказательства долговременной прочности инженерных барьеров, гарантирующих, что радионуклиды не достигнут уровня грунтовых вод; недостаточно изучены характеристики сплава 22;
–не решен ряд фундаментальных проблем, таких как: частота и сила воздействия вулканической активности, роль сорбции в снижении мобильности в незамещенной зоне породы, роль коллоидов
вувеличении миграционных процессов;
–нет достаточного подтверждения безопасности перевозки ОЯТ
и ВАО к хранилищу; возможен реальный риск загрязнения местности площадью до 100 км2 как в случае аварии, так и в случае террористического акта;
–поскольку площадка Юкка-Маунтин находится в ненасыщенной зоне, то ее гидрогеологические характеристики гораздо сложнее, чем если бы она находилась в насыщенной зоне; для ненасыщенной зоны размещения ОЯТ требуется более сложная многобарьерная инженерная система.
Российская Федерация. В 1992 г. были начаты научно-
исследовательские и проектно-изыскательные работы по поиску и выбору площадки для создания пункта глубинного геологического захоронения ВАО и ОЯТ [9], [11], [87], [89]. Наиболее приемлемым
внастоящее время считаются два участка, находящиеся на расстоянии 25-30 км от ГХК в северной части Нижнеканского гранитоидного массива (участки «Итакский» и «Каменный»). В пределах этих участков имеется монолитный массив мощностью в несколько километров, находящийся в состоянии долговременной тектонической стабильности. Максимально возможное землетрясение в этом районе составляет 5 баллов. В пользу выбора места для размещения хранилища являются также близость ГХК, что способствует решению ряда технических проблем, и отсутствие населенных пунктов.
Исследования, проведенные в 1998-1999 гг. с помощью серии скважин глубиной от 10 до 700 м, показали, что этот массив гранитоидов имеет низкую степень трещиноватости и обводнения. Кро-
198
ме того, присутствие в гранитоидах таких минералов, как циркон, моноцит, сульфиты и др. позволяют захоранивать актиноиды в матрицах, геохимически совместимых с вмещающими породами. Экспериментально показано, что плутоний, америций и кюрий способны сорбироваться на цирконе и монаците, что существенно может снижать миграцию этих радионуклидов. В настоящее время проводятся подготовительные работы по созданию подземной исследовательской лаборатории.
В заключение этого раздела целесообразно коснуться вопроса создания международных хранилищ ОЯТ и ВАО [90], [91]. Предложения по размещению такого хранилища имеются от Швейцарии, Казахстана, Китая, России и других стран. Имеются два подхода к созданию и размещению региональных хранилищ. Первый – традиционный подход связан с созданием крупного регионального хранилища на территории одного из государств, которое будет предлагать услуги по захоронению РАО на коммерческой основе. Второй подход выдвинули ряд «небольших» стран, которые имеют атомную энергетику, но которые не имеют РХП, поскольку объем их ВАО и ОЯТ невелик и создание своего национального хранилища является для каждой из стран нерентабельным. В 2001 г восемь стран объединились в Ассоциацию регионального и международного хранения (ARIUS). В основу был положен проект SAPIERR, который предполагает создание регионального хранилища ОЯТ (ВАО) на территории одного из государств.
7.5. Подготовка высокоактивных отходов к захоронению
При захоронении ВАО, образуемых после переработки ОЯТ, долговременная безопасность должна быть обеспечена в течение всего срока потенциальной опасности долгоживущих радионуклидов, т.е. в течение 105 и более лет (табл. 7.3).
Известно, что основу концепции долговременного захоронения ВАО составляет положение о том, что основным барьером, препятствующим распространению радионуклидов за пределы хранилища, являются естественный барьер, образуемой породой, в которой размещается хранилище. Полагается, что инженерные барьеры или барьеры ближней зоны хранилища разрушатся через 100-300 лет.
199
Поэтому во всех странах очень ответственно относятся к выбору места захоронения. Никакие прогнозные расчеты, к сожалению, не могут дать полных гарантий сохранению свойств РАО и мест их хранений на столь долгий период. Поэтому, как видно из материалов обзора сделанного выше, в некоторых странах при разработке проекта геологического захоронения предусматривается возможность извлечения ВАО из хранилища.
Таблица 7.3 Радионуклиды, определяющие активность и токсичность ОЯТ[89]
Временной ин- |
Определяющие радионуклиды |
тервал, год |
|
До 100 |
Железо-55, кобальт-58, никель-59, стронций-90, рутений- |
|
106, сурьма-125, цезий-134, цезий-137, церий-144, проме- |
|
тий-147, европий-154, европий-155 |
От 100 до 1000 |
Цезий-137, самарий-151, никель-59, никель-63, кобальт-60 |
От 1000 до 10000 |
Плутоний-239, плутоний-240, америций-241 |
От 104 до 105 |
Нептуний-237, плутоний-239, плутоний-240, америций-243, |
|
углерод-14, никель-59, цирконий-93, ниобий-94 |
Более 105 |
Иод-129, технеций-99, плутоний-239 |
Тем не менее вопросам подготовки РАО к захоронению в последнее время уделяется все большее и большее внимание, и это обусловлено стремлением снизить тот риск, который может быть связан с практически неконтролируемыми и неуправляемыми процессами, которые могут произойти в хранилище в период хранения ВАО. Прежде всего, задача стоит в максимальном обезвреживании РАО или снижении их опасности еще до их захоронения.
Первым шагом, который позволит этого достичь, по мнению многих специалистов, является осуществление замкнутого топливного цикла [86], [89], [92]. При этом наряду с достоинствами, связанными с наиболее полным использованием ядерного топлива, обеспечением нераспространения ядерных материалов, использования ценных радионуклидов и др., важным является возможность обеспечения минимизации РАО при переработке топлива и приближение его к радиационно-миграционной эквивалентности захораниваемых отходов и исходного природного топлива. Идея радиационной эквивалентности предполагает, что за счет радиохимической переработки может быть достигнуто такое состояние (состав)
200