3. Обращение с ядерными отходами
Основа экологического подхода к любому виду человеческой деятельности — минимальное воздействие на окружающую природную среду. Основное требование — вовлечение в круговорот (естественный или антропогенный) всех продуктов производства. По отношению к проблеме обращения с РАО это означает необходимость максимально возможной их утилизации.
По оценкам МАГАТЭ, на конец 2010 года в мире образовалось не менее 100 млн. кубометров ядерных отходов разной степени активности, из которых лишь четверть была подвергнута утилизации или окончательному захоронению. Как следует из более детальной разбивки, утилизируются преимущественно короткоживущие низко- и среднеактивные РАО, в то время как судьба высокоактивных отходов практически не решается. За все это время лишь 1 % высокоактивных РАО подвергся окончательному захоронению, и то, главным образом речь идет об отходах, образовавшихся в результате чернобыльской аварии.
Цифры ярко иллюстрируют текущее положение дел: в настоящее время на планете не существует ни одного могильника для окончательного захоронения высокоактивных отходов. Подробное изучение на уровне стран показывает, что единой эффективной стратегии окончательной утилизации РАО не существует. Если исключить наиболее экзотические варианты, вроде захоронений РАО в абиссальных зонах океана или отправки их в космос, можно выделить два основных подхода к решению проблемы РАО. Наибольшее распространение получил расчет на будущие технологии, на то, что лет через 50 потомки внедрят эффективный метод утилизации, существующий ныне лишь в теории. Такое понимание ситуации отразилось в законах Франции, Швейцарии, Канады, Японии и США и множества других стран, требующих захоронения РАО с возможностью извлечения, чтобы в будущем можно было подвергнуть их трансмутации либо отправить на вечное хранение.
Остальные страны, полагаясь на современный уровень знаний, рассматривают глубокое, на уровне не менее 500 метров захоронение в стабильных геологических формациях как единственное безопасное решение проблемы обращения радиоактивных отходов. При этом на деле приступили к конкретным действиям в этом направлении лишь Швеция и Финляндия. Как бы то ни было, оба способа в конечном счете возлагают ответственность за отходы на потомков. Ведь даже в случае с могильниками нет никаких гарантий изолированности. Даже если отвлечься от непредсказуемости геологических событий, прогноз социального развития (социальной системы, культуры безопасности, экономических отношений) на многие годы вперед невозможен и, стало быть, изоляция геологических хранилищ будет гарантирована, лишь если о них прочно забудут.
Рис.3 Основные стадии обращения с радиоактивными отходами
При хранении радиоактивных отходов их следует содержать таким образом, чтобы:
обеспечивались их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды;
по возможности облегчались действия на последующих этапах (если они предусмотрены).
В некоторых случаях хранение может осуществляться главным образом по техническим соображениям, например, хранение радиоактивных отходов, содержащих в основном короткоживущие радионуклиды, в целях их распада и последующего сброса в санкционированных пределах, или хранение радиоактивных отходов высокого уровня активности до их захоронения в геологических формациях в целях уменьшения тепловыделения.
Предварительная обработка отходов является первоначальной стадией обращения с отходами. Она включает сбор, регулирование химического состава и дезактивацию и к ней может относиться период промежуточного хранения. Эта стадия очень важна, так как во многих случаях в ходе предварительной обработки представляется наилучшая возможность для разделения потоков отходов.
Обработка радиоактивных отходов включает операции, цель которых состоит в повышении безопасности или экономичности посредством изменения характеристик радиоактивных отходов. Основные концепции обработки: уменьшение объёма, удаление радионуклидов и изменение состава. Примеры:
сжигание горючих отходов или уплотнение сухих твёрдых отходов;
выпаривание, фильтрация или ионный обмен потоков жидких отходов;
осаждение или флокуляция химических веществ.
Рис.4 Контейнер для радиоактивных отходов
Кондиционирование радиоактивных отходов состоит из таких операций, в процессе которых радиоактивным отходам придают форму, приемлемую для перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию радиоактивных отходов, помещение отходов в контейнеры и обеспечение дополнительной упаковки. Общепринятые методы иммобилизации включают отверждение жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности путём их включения в цемент (цементирование) или битум (битумирование), а также остекловывание жидких радиоактивных отходов. Иммобилизованные отходы в свою очередь в зависимости от характера и их концентрации могут упаковываться в различные контейнеры, начиная от обычных 200-литровых стальных бочек до имеющих сложную конструкцию контейнеров с толстыми стенками. Во многих случаях обработка и кондиционирование проводятся в тесной связи друг с другом.
Захоронение главным образом состоит в том, что радиоактивные отходы помещаются в установку для захоронения при соответствующем обеспечении безопасности без намерения их изъятия и без обеспечения долгосрочного наблюдения за хранилищем и технического обслуживания. Безопасность в основном достигается посредством концентрации и удержания, что предусматривает изоляцию надлежащим образом концентрированных радиоактивных отходов в установке для захоронения.