Экологические проблемы атомной энергетики

Ядерно-топливный цикл (ЯТЦ) включает в себя:

• добычу урановой руды и извлечение из нее урана;

• многопередельные процессы переработки уранового сырья в готовое ядерное топливо;

• эффективное использование его при глубоком выгорании в ядерных реакторах;

• транспортирование и химическую регенерацию отработавшего топлива;

• очистку его от радиоактивных отходов и примесей;

• их безопасное вечное захоронение, а также возможный возврат регенерированного урана и накопленного в отработавшем топливе плутония в топливосодержащую систему ядерной энергетики.

Весь этот сложный цикл крайне дорог, исключительно энергоемок, крайне неэкологичен.

Нет ни одного энергоносителя, при использовании которого расходовалась бы столь малая доля исходного объема, как в случае атомной энергии, и нет таких отходов, которые по степени своей опасности хотя бы отдаленно напоминали продукты деления.

1. Уже сама по себе разработка месторождений радиоактивных руд влияет на окружающую среду (впрочем так же, как и любая другая отрасль горнодобывающего производства). При этом происходит загрязнение почвы, воды и атмосферы природными радионуклидами U-235, U-238, Rn-226, Rn-228, обладающими длительным периодом полураспада, отдаленные последствия накопления которых в окружающей среде пока неизвестны.

Современные технологии добычи урана с нарушением геологических структур, заводнением, без извлечения тория и радия далеко не всегда позволяют в полной мере осуществлять реабилитацию районов добычи и радиационно-эквивалентное захоронение отходов.

2. Производство гексафторида урана для разделения изотопов. Опасны разные химические формы урана, их аэрозольные и растворенные в воде формы. Процессу сопутствуют такие опасные компоненты как фтор, фтористо-водородная и азотная кислоты.

3. Обогащение урана. В этом технологическом процессе происходит утечка из «низкоактивных» отвалов в грунтовые воды радионуклидов и токсичных химических отходов, таких как полихлорированые бифенилы,(ПХБ), хлор, аммиак, нитриты, цинк, мышьяк.

4. Изготовление топлива, повышенный радиологический риск для персонала, работающего с многократно облученным топливом.

5. Репроцессинг (переработка облученного топлива и выделение плутония), остекловывание ОЯТ, являются наиболее опасным этапом ЯТЦ. При этом возможны утечки, сбросы жидких радиоактивных отходов, загрязнение грунтовых подземных вод. Этот факт имел место в России на ПО «Маяк» в 1949-1951 гг. при наработке ядерных материалов для первых образцов ядерного оружия и в результате аварии 1957 г. произошло загрязнение реки Тена, озера Карагай, выбросы в атмосферу аэрозолей, газов – криптония 85 и углерода 14. Вероятность взрыва емкостей с отходами репроцессинга сохраняется на ядерных предприятиях по сей день, подобно Кыштымскому взрыву 1957г., Томской аварии, 1993 г. Угроза подобного взрыва была в Селлафильде (Великобритания) в хранилище ОЯТ с 2000 тонн 26 января 2001 года.

6. Эксплуатация реакторов. При эксплуатации реакторов высока вероятность аварий и взрывов, что подтвердили аварии в Три-Майл-Айленд (США) в 1979 и Чернобыль, 1986 г. Невидимые глазу облака ионизированных газов над АЭС, выбросы миллионов радиоактивных частиц так называемых благородных газов, радиоактивного криптона, ксенона, углерода. Накопление отработанных ядерных отходов.

7. В процессе ядерной реакции почти 100 % топлива идет в отходы (в процессе ядерной реакции выгорает всего лишь от 0,5 до 1,5 % ядерного топлива), представляющие собой радиоактивные продукты расщепления (плутоний, цезий, стронций и т.д.), которые нельзя уничтожить. Период полураспада плутония-239 равен 5440 лет (сравните его со средней продолжительностью жизни россиян – 64 года).

Радиоактивные отходы (РАО) необходимо хранить миллионы лет, ясно, что никакие материалы контейнеров не выдержат столько времени, и выход РАО наружу неизбежен. Предполагается, что заключенные в тугоплавкое стекло или керамические соединения РАО будут захоронены в геологические формации на большой глубине (более 1 км). Разрабатываются и весьма экзотические проекты захоронения РАО под дном морей и океанов и даже выброс их на Солнце.

Сегодня Россия все больше превращается в свалку радиоактивных отходов зарубежных стран: стран членов бывшего СЭВ, Финляндии, Франции, ФРГ. Мы уже ежегодно получаем более 300 т отработанного топлива с зарубежных АЭС. В настоящее время идет острая полемика против ввоза в Россию РАО. С одной стороны, это коммерческий аспект. Якобы от внешнеторговых сделок с ОЯТ на Россию прольется денежный дождь, называют цифры порядка 20 млрд. долларов, что практически равно годовому бюджету страны, а с другой стороны – тяжелейшие экологические проблемы. Сегодня в России районами активного накопления и распространения плутония и его производных являются территории ядерных взрывов (Чернобыль, Южный Урал, Томск, Якутия), ядерных полигонов (Семипалатинск, Новая Земля, Тоцк, Капустин Яр). Это места размещения радиохимических производств (Челябинск, Томск, Красноярск), производства и испытания мокс-топлива (смешанного урано-плутониевого топлива) (Димитровград), все территории вблизи АЭС и крупных исследовательских ядерных центров (ФЭИ г. Обнинск). Удельная активность плутония в донных отложениях долины Енисея вблизи горно-химического комбината имеет средние значения 3169 Бк на кг (фон 0,2 - 0,3), ниже по течению на 1400 км – в среднем 50 Бк на кг.

Особенно показательна в этом плане деятельность завода по регенерации ОЯТ РТ-1 на комбинате «Маяк». Зона его влияния по переносу аэрозолей плутония оценивается в сотни км, а плотность загрязнений достигает кюри на один кв. км. Объем плутония в твердых радиоактивных отходах СХК в Томске-7 оценивается в 70 кг, в бассейнах-хранилищах – десятки кг. Имеется плутоний и в закачанных под землю сотнях миллионов км³ жидких РО в Томске, Красноярске, Димитрограде. Эксперты считают, что возможно возникновение спонтанных цепных реакций в подземных растворах.

Крупнейшие ядерные державы в условиях сокращения объемов ядерного оружия вынуждены решать проблемы избыточного плутония. Военные запасы плутония оцениваются в США в 100 тонн, в России – 200 тонн, Пакистана (для сравнения) – 10 кг. Запасы гражданского энергетического иного по составу плутония, полученного от переработки ОЯТ также велики: в России – 30 т, в Великобритании – 61 т, Японии – 21 т, Германии – 15 т. На 2000 г. в России накоплено 14000 т ОЯТ (активность 5·10⁹ кюри), ежегодно прибавляется 800 т. Во всем мире к 2000 году накоплено 200 – 250 тыс. т ОЯТ, в них 1500 т плутония. В 2010 году при сокращении нынешних темпов будет 300 тыс. т ОЯТ с 2300 т плутония. Надо сообща искать безопасное, экологически приемлемое решение этой проблемы, а не усугублять ее, превращая Россию в помойку ОЯТ.

8. Проблемой является и демонтаж АЭС. Мировой опыт свидетельствует о дороговизне этой процедуры. Стоимость разборки и утилизации, как показывает опыт США, равна стоимости создания, а это в среднем 1 млрд. долларов на блок.

По расчетам западных специалистов переработка и захоронение отходов составляет около 75 % стоимости всех процессов ЯТЦ, что превращает атомную энергетику в самую дорогостоящую.

Еще один парадокс ядерной энергетики: демонтировать АЭС много сложнее, чем построить ее.

Любопытен вопрос: а сколько же энергии расходуется на получение «энергии мирного атома»? Не работает ли атомная энергетика лишь сама на себя, несмотря на всю калорийность своего топлива? Вполне возможно! Во всяком случае, затраты на производство ядерной энергии вполне сопоставимы с эффектом ее применения.

Итак, нетрудно заметить, что развитие ядерной энергетики – это крайне дорогостоящее минирование собственной Земли ядерными зарядами замедленного действия, которые когда-нибудь, а непременно сработают.

Может быть это курьез, но эксперты Министерства энергетики США ломают головы над тем, как донести до сведения будущих поколений данные о месте захоронения РАО. Пока они сошлись на том, что над поверхностью участков, где захоронены такие отходы, будут сооружены мощные земляные насыпи, а на них установлены гранитные колонны с прикрепленными на них каменными плитами. На плитах будут изображены знаки – символы, напоминающие о грозной опасности. Символы дополнят и соответствующие картинки на ту же тему. Спрашивается, а почему бы не сделать обычные письменные предупреждения? Увы, эксперты полагают, что через десять тысяч лет английский язык, как впрочем и любой другой, вряд ли будет понятен жителям Земли.

С годами идет накопление доз в организмах, т.к. выпавшие радионуклиды сохраняются в биосфере длительное время. Потомство ныне живущего поколения будет испытывать давление возрастающего генетического груза и раковых заболеваний.

В ряде стран уже начинают осознавать принципиальный вред, наносимый здоровью населения ядерной энергетикой. Швеция встала на путь свертывания всех АЭС, в США действует 110 АЭС, которые дают 20 % энергии. Однако за последние 10 лет не заказано ни одного реактора. 108 заказов было анулировано после Чернобыльской аварии. К тому же стоимость реактора увеличивается за последние 20 лет в 6 раз. Так, Япония, готовясь к атомной энергетике, строит завод по переработке ОЯТ. Вместо 1997 г. завершение будет в 2005 г., его стоимость уже утроилась и составит 19, 75 млрд. долларов.

При всем современном значении АЭС как источников энергии, в целом это тупиковое направление для будущего человечества. Энергетическими источниками для человечества будут другие ресурсы Земли. Чем скорее концепция тупиковости завоюет полагающееся ей место, тем лучше будет для человечества, для всей жизни на Земле.

Выход из тупика возможен при использовании гидроэнергетики и нетрадиционных возобновимых источников энергии (НВИЭ).