Как в мире решают проблему ОЯТ. Часть четвёртая, пример Нью-Мексико

Строительство Белорусской АЭС вышло на финишную прямую. Первый блок введён в коммерческую эксплуатацию, на втором блоке в этом году ожидается физический пуск реакторной установки. Выработка энергии на АЭС сопровождается побочным процессом, а именно, свежее ядерное топливо превращается в выгоревшее, или как его ещё называют, отработавшее ядерное топливо (ОЯТ).

Белорусская АЭС. Фото: Белатом.

Конечно, Белорусская АЭС в этом смысле не уникальна. ОЯТ получается при работе любой АЭС или любого реактора. Как страны и компании предлагают поступать с ОЯТ?

После длительного перерыва продолжаем цикл публикаций, посвящённых различным предложениям по обращению с ОЯТ во всём мире. В конце третьей части обещали рассказать о французском подходе. Обещание остаётся в силе, но переносится на пятую часть, а в четвёртой мы снова вернёмся к американской компании "Holtec".

Миллион лет до радиационной эквивалентности

«Нас спрашивают», – говорили в советских анекдотах дикторы армянского радио. Так вот, нас спрашивают: «В чём причина столь пристального внимания к ОЯТ? Отходы есть у всех отраслей экономики. Чем отличаются отходы атомной энергетики?». Получить представление о проблеме можно с помощью графика ниже по тексту.

Многие изотопы, входящие в состав ОЯТ, нестабильны и распадаются тем или иным способом с той или иной скоростью. Для оценки их опасности для человека используется величина, называемая «радиотоксичность», фактически это активность, умноженная на коэффициент опасности. На графике мы видим радиотоксичность ОЯТ (почти по всему графику она совпадает с красной линией) и природного урана в количестве, необходимом для производства свежего топлива, превратившегося в реакторе в ОЯТ (синяя линия).

Из графика легко убедиться, что ОЯТ на многие порядки опаснее, чем природный уран. Со временем опасность ОЯТ снижается из-за распада входящих в его состав изотопов, и в какой-то момент опасности ОЯТ и природного урана сравниваются, как говорят, наступает их радиационная эквивалентность. Да вот только произойдёт это по временной шкале в промежуток между 100 тысяч и 1 миллион лет от момента выгрузки ОЯТ из активной зоны реактора. А до того момента ОЯТ будет представлять серьёзную опасность для человека, и в этом заключается проблема обращения с ОЯТ.

В мире есть два противоположных подхода к проблеме ОЯТ, а между ними множество промежуточных вариантов. Нет, если быть точными, то подходов больше, чем два. Вот, например, предложение, обсуждавшееся в своё время атомными профессионалами почти всерьёз – загружать ОЯТ в космические корабли и направлять их на Солнце. Наша звезда легко выдержит попадание в неё вереницы рукотворных аппаратов, заполненных ОЯТ. Конечно, такое мероприятие будет стоить денег, но остановило атомщиков иное соображение. Какие последствия будут, если гружённый ОЯТ корабль взорвётся на старте или, ещё хуже, не сможет уйти к Солнцу с околоземной орбиты и упадёт на Землю по принципу «На кого бог пошлёт»? Так что оставим экзотику в стороне и вернёмся к двум основным подходам.

Подход первый – переработка ОЯТ. Облучённое топливо выгружается из реактора, охлаждается какой-то срок (сейчас это не менее 10 лет), после чего разделывается, и наиболее опасные элементы (уран, плутоний и другие) возвращаются в реактор в виде нового топлива, где и сгорают. В наши дни дальше всех по этому пути продвинулась Франция, её быстро догоняет Россия. Недостаток подхода – для него требуется высокий уровень развития атомной отрасли в стране. Ещё точнее, очень высокий уровень.

Подход второй, противоположный – постоянное захоронение ОЯТ в геологических формациях. Подбирается место, где, по данным геологов, в ближайший миллион лет нет оснований ожидать тектонической активности, и на определённой глубине там обустраивается постоянное хранилище. Первое в мире такое хранилище недавно начали строить в Финляндии. Недостаток подхода – несколько самонадеянно с нашим уровнем познаний о планете Земля давать прогнозы по состоянию геологических слоёв на миллион лет вперёд (а, как видно из графика, прогноз нам потребуется именно на миллион лет).

Подход компании "Holtec" – один из промежуточных. Американская компания предлагает строить временные (промежуточные) централизованные хранилища, где ОЯТ могло бы храниться от 100 до 200 лет. Оно не перестанет быть опасным, но всё же его радиотоксичность после 100-200 лет хранения снизилась бы примерно в 10 раз, что облегчило бы задачу обращения с ним после выемки из промежуточного хранилища. Внешний вид хранилища (как это принято, в представлении художника) показан на рисунке.

Иллюстрация "Holtec".

Общественное неприятие

Первое промежуточное централизованное хранилище ОЯТ компания "Holtec", естественно, собирается построить в США. Естественно, потому что именно в Соединённых Штатах проблема ОЯТ стоит наиболее остро. Переработка ОЯТ в этой стране подпадает под не совсем формализованный, но достаточно строгий запрет, а строительство геологического хранилища в штате Невада было сорвано из-за противодействия местных политиков. В результате ОЯТ с более чем сотни американских атомных энергоблоков до сих пор хранится прямо на площадках атомных станций, вызывая недовольство населения и головную боль у персонала и владельцев АЭС.

Для строительства хранилища компания выбрала округ Эдди в штате Нью-Мексико, и на первых порах ничто не предвещало бури. Дело в том, что в Нью-Мексико уже есть одно централизованное хранилище радиоактивных отходов – комплекс под названием WIPP, куда со всех сторон США свозят опасные радиоактивные отходы, оставшиеся от военной ядерной программы времён Холодной войны.

Ахиллесова пята любого проекта по хранению ОЯТ – настороженное отношение к нему местных жителей. График изменения радиотоксичности во времени, приведённый в нашей статье, не относится к разряду секретной информации, его легко найти в интернете или библиотеке и понять, что соседство с хранилищем ОЯТ может быть опасным. Тем и выгоднее переработка ОЯТ, что она не предполагает его хранения (но увы, требует высоких технологий и доступна всего нескольким странам).

В марте 2021 года генеральный прокурор Нью-Мексико Гектор Бальдерас подал от лица штата судебный иск против комиссии по ядерному регулированию США, ведомства, которое должно выдать компании «Holtec» лицензию на строительство хранилища. «Я предпринимаю юридические действия, потому что хочу уменьшить опасность для окружающей среды и других энергетических секторов штата. В корне несправедливо заставлять наших жителей нести риски открытой неопределённости», – с присущим американским политикам пафосом пояснил свои действия Бальдерас.

На иллюстрации ниже – первая страница иска генпрокурора штата. Всего в иске 47 страниц, господин Бальдерас к борьбе с хранилищем подготовился основательно.

Между сторонниками и противниками проекта в штате развернулась ожесточенная баталия – пока только словесная, время физических действий ещё не пришло. Сторонники упирают на экономические выгоды – 3 миллиарда долларов капзатрат, значительная часть из которых останется в штате, и 400 новых рабочих мест. Противники боятся радиационных инцидентов и аварий как на самом хранилище, так и при перевозках партий ОЯТ из других штатов.

Страх населения перед авариями – фактор, известный многим атомщикам, пусть он и носит во многом иррациональный характер. Но у Бальдераса в запасе есть и конкретные экономические возражения. Площадка, выбранная компанией «Holtec», идеально подходит для строительства хранилища ОЯТ, но она попадает в пределы Пермского бассейна, крупного нефтегазоносного бассейна осадочного типа с богатейшими запасами нефти и газа. Генпрокурор обоснованно беспокоится, что нефтяники предпочтут не приближаться к месту, где будет храниться ОЯТ со всех АЭС США, и щтат в результате не досчитается крупной суммы денег.

Ещё один аргумент господина Бальдераса знаком многим жителям постсоветских республик. Оказывается, и в Америке нет ничего более постоянного, чем временное. Допустим, промежуточное хранилище от «Holtec» будет построено, пройдёт 100-200 лет, и ленивые потомки, поступая по принципу «Лучшее – враг хорошего», предпочтут не искать для проблемы ОЯТ окончательного решения, а построить рядом со старым промежуточным хранилищем другое такое же, ещё на 100-200 лет службы, после чего цикл повторится. В этом случае штат Нью-Мексико рискует стать площадкой для постоянного хранения ОЯТ (ага, на те самые 1 миллион лет!), только находиться облучённое топливо будет не глубоко под землёй, как положено при геологическом захоронении, а в приповерхностных сооружениях.

Битва Бальдераса с товарищами против «Holtec» и хранилища в самом разгаре, и мы обязательно сообщим, чем она закончится. Вместо заключения к статье отметим, что противодействие общественности и чрезмерная политизация характерны практически для любого проекта, предполагаюшего хранение ОЯТ. Нежелание попадать в эту ловушку стало в своё время одной из причин, почему Франция отказалась от захоронения и предпочла развивать переработку ОЯТ, о чём мы расскажем в следующей статье цикла.