Обращение с ОЯТ в Европе

Борис Рыженков, Красноярск

В середине декабря 2007 года, за счет средств Общественного совета Росатома, состоялась ознакомительная поездка общественности Красноярска на атомные объекты Швеции и Франции. Выбор пал на эти две страны, потому что в них приняты различные схемы обращения с ОТВС, и, в совокупности, технологии, существующие во Франции и Швеции, представляют практически полный спектр имеющихся на сегодняшний день мировых тенденций в этой области.

Работа с общественным мнением в настоящее время является одним из значимых моментов развития атомной отрасли. Если раньше строительство объектов, подобных нашему Горно-химическому комбинату, было обусловлено исключительно соображениями стратегического характера и никто никого не спрашивал, где и что размещать, то сегодня положение заметно изменилось. Атомщикам во всем мире приходится доказывать, казалось бы, очевидные истины, однако существующий бытовой страх населения перед атомной энергией является объективной реальностью, и с ним нужно работать. Преодолевать этот страх необходимо не только и не столько ради стратегической безопасности или сохранения технологий. Делать это нужно во имя прогресса. Ведь если человечество будет лишено атомной энергии, оно мгновенно окажется в прошлом веке при всех своих высокотехнологических достижениях. Потому что уровень прогресса определяет ЭНЕРГИЯ.

Из всех видов энергии, которыми сегодня владеет человечество, атомная является самой мощным источником. Плотность энергии, “упакованной” в атомном топливе, на несколько порядков выше, чем в нефти. Однако, как и любой другой способ получения энергии, атомная энергетика имеет свои особенности.

Есть такая конструктивная особенность нынешних атомных реакторов - их мощность заметно падает в тот момент, когда процент выгорания топлива составляет всего 4-5%. Обычная практика: топливные сборки извлекают и делают перегрузку топлива. При этом, если мы помещаем 100 килограммов ядерного топлива в реактор (при составе топлива 3,7 кг урана-235 и 96,3 кг урана-238), то через три года в этих 100 килограммах мы обнаружим:

     - 1 кг урана-235, 
     - 94,7 кг урана-238 (2 килограмма урана-238 превратились в плутоний-239),
     - 1 кг плутония-239 (из 2-х образовавшихся килограммов плутония-239 один распадается в результате ядерной реакции),
     - 3,3 килограмма продуктов деления, которые, собственно, и являются неликвидными отходами. 

Объем отходов ничтожно мал, и их захоронение не является технической или экологической проблемой. Дело только в том, чтобы их компактировать, а не размазывать по окружающей среде, а вот это уже вопрос высоких технологий. Цена такого технического умения - возвращение в топливный цикл 96-97% атомного топлива и сокращение в десятки раз объемов отходов, размещаемых на длительное хранение.

Необходимо представлять, почему на всех АЭС мира такой низкий процент выгорания топлива. Это цена безопасности атомного реактора. В энергетической установке мы только чуть-чуть зажигаем цепную реакцию и поддерживаем ее на том уровне, на котором способны ее гарантированно контролировать. Сам по себе уран-238, составляющий основную массу топлива, не является делящимся материалом, но он является “затравкой” для образования плутония-239, который участвует в цепной ядерной реакции. Таким образом, уран-235 работает “зажигалкой” для урана-238, и по мере выгорания 235-го изотопа нейтронный поток падает настолько, что цепная реакция затухает. Можно ли повысить процент выгорания топлива за счет плутония, который образуется из 238-го изотопа? Теоретически можно, но нечто подобное и попытались сделать в Чернобыле. Из активной зоны стали постепенно выводить поглотители нейтронов и разгонять остывающий реактор. В штатном режиме работы то, что случилось потом, произойти просто не могло, и, конечно, было полным безумием проводить такие эксперименты на действующем промышленном реакторе.

Но подобная катастрофа могла произойти в любой ядерной стране, потому что в ее основе лежало стремление достичь большей эффективности. Так когда-то, стремясь сорвать приз за скорость - “Голубую ленту Атлантики”, “Титаник” напоролся на айсберг, и это стало уроком всему человечеству. Несоизмеримо более высокую цену “4-го энергоблока” заплатили мы, и было бы преступно и глупо, принеся такие жертвы, отказаться от этого урока. После Чернобыля атомная промышленность всего мира стала заметно безопасней, особенно в тенденциях своего развития. 

Проблему низкого процента выгорания ядерного топлива решили другим способом - абсолютно не ядерным, а почти обычным, химическим способом. “Почти”, потому что химия радиоактивных материалов имеет свои технологические особенности, связанные с биологической защитой персонала и критмассовой безопасностью, поскольку среди реагентов присутствуют делящиеся материалы.

Итак, если топливо нельзя “дожигать”, то его можно обогатить и вернуть в реактор по известной и отработанной схеме. Для этого из отработавшей сборки необходимо извлечь “мусор” и добавить 3-4% “свежего” топлива. Принципиально подходящие для этого технологии были созданы еще на самой заре атомной эры. Радиохимическая переработка облученных блоков из “оружейных” реакторов и извлечение из них плутония как раз и есть “ближайший родственник” технологии возвращения топлива в ядерный цикл. И по этому пути пошла Франция, которая имеет в своем технологическом арсенале ядерные оружейные программы.

Швеция, которая никогда не занималась ядерным оружием и не имеет радиохимического производства, смирилась с необходимостью размещать свое облученное топливо на длительное “геологическое” хранение, теряя при этом большое количество энергетических материалов и увеличивая в десятки раз объемы захоронения. Именно эти две страны, представляющие две различные идеологии обращения с отработавшим ядерным топливом, Общественный совет Росатома и предложил посетить красноярцам. В поездке приняли участие Николай Зубов - руководитель Красноярского социально-экологического союза, Валентина Ярошевская - директор Краеведческого музея, депутат красноярского горсовета и Наталья Жабыко - журналист, ведущая авторской программы телекомпании “Енисей-регион”. И вот что они увидели.


Замок горного короля

Гранит и динамит - это две составляющие шведского национального темперамента. Скандинавский полуостров лежит на древней гранитной плите, для “борьбы” с которой всем известный персонаж Нобель изобрел динамит. Естественно, что для решения своих проблем с отработавшим ядерным топливом, шведы задействовали и то, и другое. С помощью взрывчатки они пробивают ходы в прочных гранитных породах, и там размещают на длительное хранение отходы своей атомной промышленности. 

Шведские отходы делятся на две категории: “эксплуатационные” - низко и среднеактивные отходы, возникающие при эксплуатации объектов атомной промышленности, и собственно ОЯТ. Для первой категории отходов в Швеции с 1988 года действует подземное хранилище в Форшмарке. Отходы, которые размещаются здесь на хранение, компактируются тремя способами: отверждаются в бетонные блоки, связываются в смоляные компаунды и пакуются в бочки, и, наконец, “грязные” предметы вроде перчаток, твердых материалов и инструментов прессуются в тонкостенные металлические контейнеры. Все это многообразие складируется в подземном гранитном “ангаре”, который организован как обычный склад и расположен на глубине 50 метров под дном Балтийского моря. 

     Спокойное отношение шведов к радиации проявляется во всем. Низкоактивные отходы группируются в абсолютно стандартные “общегражданские” транспортные контейнеры, которые штабелируются обычным автопогрузчиком. Со среднеактивными отходами работают уже из защищенных погрузчиков и на дистанционном управлении. Для наиболее активных отходов существует специальная “силосная” башня диаметром 26 метров и объемом 18 тысяч кубометров. Общий объем хранилища - 63 тысячи кубометров хранения, скорость заполнения - тысяча кубометров в год. По мере необходимости шведы собираются просто расширять объемы сооружения.

Гидроизоляция гранитных холлов, судя по всему, предназначена исключительно для того, чтобы вода не капала на голову персоналу. В местах, где сочится вода Балтики, они пристреливают к потолку резиновые ленты, по которым вода стекает на стены, а по ним - в два канала по бокам тоннеля. Видимо, шведы уверены в том, что никакого загрязнения воды не произойдет, поскольку при такой “гидроизоляции” несерьезно говорить о том, что закладки не промокнут при длительном хранении. Ну и, наконец, во время посещения объекта российской делегации выдали обычный “горноспасательный” комплект: каску, газовую маску и, скорее для успокоения, чем по необходимости - накопительные датчики радиации. 

Никакой спецобуви, никакой спецодежды и никакого радиационного контроля на выходе: все чисто, и шведы в этом уверены. С гораздо большей серьезностью они относятся, например, к физзащите.
 
Что касается ОЯТ, то здесь все происходит очень неторопливо. В настоящий момент ОЯТ Швеции хранится в “мокром” хранилище в Оскаршаме, расположенном, как и вся атомная отрасль, на морском побережье. Для размещения ОЯТ на вечное хранение существует национальная “Хард Рок лаборатория” на Аспо. Транспортный тоннель серпантином уходит на глубину 500 метров, где и предполагается хранение. Лаборатория исследует все возможные аспекты такого хранения, и главной проблемой здесь считается коррозия. Но пока шведы не делают промышленной закладки ОЯТ и в любой момент могут изменить концепцию - отвезти свое ОЯТ на переработку во Францию или Англию, например, а развитые подземные сооружения использовать для захоронения неликвидных отходов. У такого развития ситуации было бы как минимум одно преимущество: в продуктах распада нет делящихся материалов и их захоронение не вызывает никаких вопросов с точки зрения критмассовой безопасности, в то время как захоронение непосредственно ОЯТ может быть чревато тем, что через какой-то “геологический” период времени вдруг возникнут тектонические процессы, которые спрессуют отработавшие сборки. Какое-то нейтронное поле, пусть и “быстрое”, в ОЯТ существует, поэтому не исключено, что с течением времени часть урана-238 перейдет в плутоний-239, а прессовать такую конструкцию настоятельно не рекомендуется. Поэтому шведы особенно никуда не торопятся, все производимые ими сооружения и исследования универсальны и могут быть использованы при принятии любой концепции обращения с ОЯТ.


Французская кухня

Во Франции российская делегация посетила завод компании “Арева”, предназначенный для радиохимической переработки ОЯТ. Продукцией этого завода являются уран-235 и 238, плутоний-239 и готовые к длительному захоронению остеклованные и упакованные в металлические контейнеры “неликвидные” атомные отходы, то есть продукты распада. Главное, что здесь необходимо отметить - процесс переработки ОЯТ и рециклирования ядерного топлива имеет во французской действительности нормальную экономическую основу. Это выгодный бизнес, связанный с производством и продажей электроэнергии. В России сегодня такое производство вряд ли будет рентабельным, но тенденции таковы, что энергия становится все более дорогим продуктом, и когда-то, несомненно, мы пройдем порог рентабельности и процесс обращения с ОЯТ обретет экономическую основу. Судя по тому, как ведут себя топливные цены, уже сегодня можно смело инвестировать в это производство значительные средства. 

“Арева” с ОЯТ поступает почти “кулинарным” образом: после “мокрой” выдержки топливную сборку обрезают сверху и снизу, а все остальное мелко шинкуют и сбрасывают в концентрированную азотную кислоту, постоянно помешивая. При этом содержимое измельченных топливных трубок переходит в раствор и вымывается, а сами трубки “откидываются на дуршлаг”, то есть промываются и компактируются прессованием в готовые для хранения блоки. Тем временем раствор, содержащий топливную составляющую, проходит различные стадии обработки, в результате которых происходит разделение изотопов делящихся материалов и продуктов распада. Продукты распада замешивают с расплавленным стеклом и разливают в “готовые формы”, которые и являются субъектами хранения. На словах все просто, но в реальном производстве, где важны нюансы, описанная “кухня” является стопроцентным “хайтеком”, впрочем, наверняка хорошо известным для наших специалистов.

На этом заводе, расположенном на мысе Ла Агг, все гораздо серьезнее по части радиационного контроля: полное переодевание - из своей одежды допускается только нижнее белье, на выходе - санпропускник, в общем - все то, что и нам хорошо знакомо. Завод “Арева” по переработке ОЯТ обеспечивает работой десять тысяч человек, так что в случае принятия в России французской парадигмы обращения с ОЯТ Горно-химический комбинат обретает весьма долгосрочную и высокотехнологическую перспективу своего развития. Собственно, наш проект опытно-демонстрационного центра (ОДЦ) и является начальным этапом создания такого завода, только, конечно, уже другого поколения.
 
При взгляде на воды Ла-Манша из окон завода по радиохимической переработке ОЯТ вряд ли кому придет в голову, что французы не любят свою природу. Тем не менее, такое вот атомное производство существует на атлантическом побережье Нормандии и никто его не боится. Не потому, что все вокруг такие храбрые и отчаянные парни, а просто потому, что никакого вреда окружающей среде это производство не наносит, что регулярно подтверждается независимыми исследованиями. А просто так паниковать только потому, что кто-то запустил информационную “утку”, в Европе не принято. Здесь принято относиться к атомной промышленности внимательно, но практически на общих основаниях. Здесь нет какой-то особой ауры атомной исключительности и таинственности, хотя системы кодов и доступов сильно напоминают то, что показывает Голливуд. Может, еще и поэтому и французы, и шведы относятся к атомной отрасли почти как к обычной промышленности.

Опубликовано на сайте ГХК 23.01.2008

назад

Материалы из архива

9.2008 Наша деятельность требует высокой квалификации

С.А.Адамчик, заместитель руководителя Ростехнадзора. — Сергей Анатольевич, кого сегодня в нашей стране волнует безопасность атомной отрасли? — Наверно, в большей мере население. Хотя у меня такое впечатление складывается, что ему уже все равно – оно не очень активно. Его провоцируют на формирование отдельных мнений, особенно в районах строительства атомных станций, а в целом наше население проявляет активность только, если что-то случается. Даже достаточно страшное событие – Чернобыльская катастрофа – сегодня уже стало забываться.

7.2009 Производство для потребления или…

М.Ю. Ватагин, к.э.н.,  директор ЭФЭН-Киев; И.В. Вережинская, ведущий экономист ЭФЭН-КиевПотребители, в народном хозяйстве, противопоставляются производителям, хотя каждый, относительно, есть и то, и другое.         Словарь В.И. Даля [1] Богат не тот, у кого МНОГО, а кому ДОСТАТОЧНО.    Народная мудрость

7.2006 Стратегические задачи обращения с радиоактивными отходами

О.Э.Муратов, к.т.н., начальник отдела радиационных технологий ООО «ТВЭЛЛ», член Координационного совета по атомной энергетике, ядерной, радиационной и экологической безопасности при Полномочном представителе Президента РФ в СЗФО, С.-Петербург Исторический опыт обращения с производственными и бытовыми отходами сформировался в условиях, когда осознание опасности отходов и программ ее нейтрализации опиралось на непосредственные ощущения.