Подземные хранилища отработавшего ядерного топлива

В мире порядка 17% производимой энергии приходится именно на атомные (ядерные) станции. Мировая атомная энергетика включает в себя 440 атомных реакторов, которые расположены в 31 стране мира и производят около 370 ГВт электроэнергии. Как бы парадоксально это ни звучало, атомная энергетика на сегодняшний день считается самой экологичной из-за отсутствия выбросов аэрозолей и парниковых газов в атмосферу. В то же время многие эксперты говорят об опасности эксплуатации АЭС, связанной не только с последствиями аварий (на АЭС Три-Майл-Айленд, Чернобыльской АЭС, АЭС Фукусима-1), но и, прежде всего, с проблемой утилизации отходов. Тем не менее, специалисты в области атомной энергетики нашли эффективный способ утилизации отработавшего ядерного топлива – строительство подземных хранилищ.


Содержание статьи

Захоронение отработавшего ядерного топлива
Подземные хранилища США
Шведский опыт захоронения ядерных отходов
Хранилища в Германии
Хранилище отработавшего ядерного топлива ONKALO в Финляндии


фото АЭС Гёсген

Атомная электростанция Гёсген Атомная электростанция Гёсген/ Kernkraftwerk Gösgen Атомная электростанция Гёсген, Швейцария. Автор фото: Patrick Federi/Unsplash

Захоронение отработавшего ядерного топлива

Ядерное топливо представляет собой герметичный контейнер из сплавов циркония или стали, в который помещены таблетки с ураном. В отработавшем ядерном топливе остается около 95% от его первоначальной энергии — другими словами, используется только 5% его энергии. Поэтому отработавшее ядерное топливо имеет значительную радиоактивность за счёт содержания большого количества продуктов деления и имеет свойство саморазогреваться на воздухе до больших температур. После уменьшения остаточного энерговыделения топлива (как правило, в течение 2-5 лет его выдерживают в бассейне выдержки или на периферии активной зоны реактора) его отправляют на хранение, захоронение или переработку.

Разработка технологий захоронения ядерных отходов является самым серьезным препятствием для развития атомной энергетики в мире. Специалисты из разных стран изучают различные варианты для захоронения:

  • захоронение в недрах,
  • на морском дне и под ним,
  • выброс ракетами за пределы атмосферы.

Перспективным признано захоронение отходов в недрах, концепция которого базируется на сочетании природных защитных барьеров с искусственными, уменьшающими возможность миграции радионуклидов в биосферу.

Смотрите видео Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), официальный канал Министерства энергетики США youtube.com/watch?v=kZYQIXd1lkk


Подземные хранилища США

В США после проведения исследований в 70-х гг., Комиссия по атомной энергетики пришла к выводу о целесообразности использования соляных формаций, так было принято решение – создать центральное хранилище на площади 400 га Канзасского ядерного парка.

В 1999-м году в 42 километрах от города Карлсбад (штат Нью-Мексико, в районе, известном как юго-восточный ядерный коридор Нью-Мексико) было построено третье в мире лицензированное хранилище, имеющее разрешение на хранение ядерных отходов на срок порядка 10 тысяч лет – Waste Isolation Pilot Plant (WIPP). Первая партия радиоактивных отходов в хранилищe WIPP пришла из знаменитой Лос-Аламосской национальной лаборатории, которая была основана в 1942 году для осуществления программы исследований по созданию ядерного оружия – «Проект Манхэттен». Сегодня хранилище WIPP принимает трансурановые отходы от девяти военных объектов США.

Захоронение отходов производится в солевых образованиях Делаверского бассейна на глубине около 660 метров. Стоимость проекта с учетом 25-35 лет эксплуатации оценивалась в 19 миллиардов долларов США.

АЭС Три-Майл-Айленд

АЭС Три-Майл-Айленд. 28 марта 1979 года на втором энергоблоке станции произошла авария, по причине своевременно не обнаруженной утечки теплоносителя первого контура реакторной установки и потери охлаждения ядерного топлива. Источник фото: britannica.com/event/Three-Mile-Island-accident

Шведский опыт захоронения ядерных отходов

В 80-х гг. Швеция провела референдум после аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд» в Пенсильвании (США), согласно которому страна должна была постепенно отказываться от атомной энергетики. Было прекращено строительство новых станций, в 2005 году остановили оба реактора АЭС «Барсебек», позднее был введен налог в размере 33% от себестоимости производимой АЭС электроэнергии, сделав отрасль «нерентабельной» для шведской экономики. Тем не менее, в стране активно ведутся разработки по строительству хранилищ для захоронения отходов. В районе города Оскарсхамн построено подземное хранилище для хранения 12 тысяч тонн ядерных отходов девяти АЭС, хранилище расположено в скальных породах на глубине 25-30 метров.

Недалеко от атомной станции в городе Форсмарк в скальных породах было построено подземное централизованное хранилище радиоактивных отходов SFR. Общий объем хранилища составляет порядка 90 000 м3, оно состоит из двух камер в форме цилиндра диаметром 25 метров и высотой 50 метров, соединяющиеся между собой транспортным тоннелем. В общей сложности, срок хранения отходов в нем составляет 500 лет.

Щвеция

Подземное централизованное хранилище радиоактивных отходов SFR в Щвеции. Источник: skb.com

Хранилища в Германии

В Германии были проведены исследования более 200 соляных пластов, согласно которым в стране был выбран более подходящий для строительства подземных хранилищ район – Нижняя Саксония. Так в 1986 году была построена разведочная шахта на территории «Горлебен» (около 2 км к югу от города Горлебен в районе Люхов-Данненберг). До 1999 года здесь проводилось детальное геологическое исследование пластов каменной соли, первые результаты показали непригодность соляных пластов по причине нестабильности верхних скальных пород и невыгодного хода грунтовых вод. Тем не менее, специалисты пришли к выводу, что по сравнению с аналогичными соляными полостями «Горлебен»  является наиболее подходящим местом для захоронения радиоактивных отходов.

Несмотря на огромное число протестов со стороны противников ядерной энергетики в Германии, сегодня территория «Горлебен» действует, как зона для временного складирования, переработки и окончательного хранения отработавшего топлива и витрифицированных высокорадиоактивных отходов с немецких атомных станций после переработки. Также, действуют площадки по захоронению радиоактивных отходов с незначительным остаточным тепловыделением (площадки «Конрад», «Ассе» и «Морслебен»).

30 июня 2011 года в Германии был принят закон, согласно которому Федеральное правительство Германии решило оставить 9 энергоблоков восьми атомных электростанций и постепенно до 2022 года полностью отказаться от производства ядерной энергии.

Смотрите видео о хранилище «Горлебен» (немецкий язык)

Хранилище отработавшего ядерного топлива ONKALO в Финляндии

C 1990 года в Финляндии реализуется уникальный проект строительства постоянного хранилища ядерных отходов – ONKALO. В основе проекта используется метод утилизации отработавшего ядерного топлива – KBS-3 (в переводе со шведского kärnbränslesäkerhet означает «безопасность ядерного топлива», а цифра «3» указывает на то, что этот метод был впервые представлен в третьем основном отчете проекта «KBS»). Согласно данному методу отработавшее ядерное топливо помещают в медные контейнеры-канистры, которые помещаются в вертикальные скважины (в бентонитовую глину), образующие систему тоннелей на глубине 500 метров в скальном основании. Эти три защитных барьера (канистра, буфер и скальные породы) необходимы для изоляции радионуклидов в топливе от окружающей среды.

До 1994 года Финляндия вывозила ядерные отходы в Россию на предприятие по производству компонентов ядерного оружия, изотопов, хранению и регенерации отработавшего ядерного топлива «Маяк». Но, в законодательство Финляндии были внесены поправки, согласно которым, все ядерные отходы, произведенные в Финляндии, должны быть утилизированы только на территории страны.

ONKALO

ONKALO. Источник: posiva.fi

Сегодня в Финляндии работает две АЭС (АЭС Loviisa, АЭС Olkiluoto), подписан контракт с российской госкорпорацией «Росатом» по строительству третьей атомной электростанции на мысе Ханхикиви в общине (муниципалитете) Пюхяйоки, примерно в 100 км к югу от Оулу. Строительство планируют завершить к 2024 году.

Всего финские АЭС в год вырабатывают порядка 70 тонн ядерных отходов. Согласно законодательству Финляндии, ответственными за утилизацию ядерных отходов считаются компании эксплуатирующие АЭС (производители) Teollisuuden Voima (TVO) и Fortum. При их участии в 1995 году было создано совместное предприятие Posiva Oy, которое должна заниматься решением проблемы утилизации ядерных отходов. В мае 2001 года компания Posiva Oy провела исследование, согласно которому было выбрано место для размещения хранилища (могильника) для ядерных отходов на территории коммуны Эурайоки и представила предложение в правительство страны. Проект назвали Onkalo, в переводе с финского языка «пещера» или «полость».

Проект подземного хранилища Onkalo предусматривает размещение исследовательской лаборатории, строительство тоннелей для транспортировки ядерных отходов и помещения для окончательного захоронения.

ONKALO

ONKALO. Источник: posiva.fi

В цехе капсулирования отработавшее ядерное топливо будет упаковываться в двухслойные контейнеры/капсулы наружным диаметром 1 метр и длиной – 3,6; 4,8; 5,2 метра (длина контейнера зависит от какого энергоблока поступили отходы). Внутренний контейнер будет состоять из чугуна с шаровидным графитом, выдерживающим большие механические нагрузки, наружная оболочка контейнера будет состоять из меди, устойчивой к коррозии. Контейнеры будут транспортироваться по тоннелям к помещениям для окончательного хранения отходов в скальных ячейках, после чего ячейки заполнения бентонитовой глиной для защиты упаковок от повреждения в результате возможных перемещений скальных пород и от воздействия грунтовых вод.

Сами ячейки проектируются таким образом, чтобы в процессе их окончательного захоронения обеспечивалась возможность изменения конструкции этих ячеек в связи с вероятными отклонениями в структуре скального массива. Ячейки будут заполнять бентонитовой глиной и скальной породой по мере их заполнения. После последней инкапсуляции и захоронения, вход в хранилище с отходами будет забетонирован и засыпан грунтом.


Планируемое время функционирования хранилища – 100 000 лет. Ориентировочная стоимость всего проекта составляет около €818 млн, что включает в себя строительство, инкапсуляции и эксплуатационные расходы.


В 2010 году на экраны кинотеатров вышел документальный фильм «Навстречу вечности» или «В бесконечность», снятый датским режиссером Михаэлем Мадсеном, рассказывающий об этом уникальном объекте. Фильм состоит из документальных съёмок внутри сооружения ONKALO, а также из интервью с руководителями атомной промышленности Финляндии, с экспертами разных стран по ядерной безопасности. В фильме режиссер поднимает самый главный парадоксальный вопрос – человечество должно передать будущим поколениям информацию об этом объекте или это следует забыть…

Смотрите видео о проекте ONKALO. Источник: Posiva Oy

Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен с политикой конфиденциальности
и согласен на обработку персональных данных. Подробнее

Наверх