Спящая угроза

Ежегодно атомные электростанции по всему миру генерируют тысячи тонн высокоактивных отходов. Обычно это извлеченные из активной зоны станции т. н. ТВЭЛы, тепловыделяющие элементы, чье топливо уже не способно эффективно поддерживать цепную реакцию. Помимо гражданской энергетики свой объем фонящего мусора генерируют и оборонные предприятия некоторых стран мира. Отработав свой срок, все эти вещества становятся настоящей головной болью, ведь их радиоактивность по-прежнему весьма значительна.

В большинстве случаев сейчас используется следующий алгоритм обращения с подобными отходами.

Сначала на протяжении нескольких лет ТВЭЛы хранятся в специальных бассейнах выдержки, а затем, когда их остаточное энерговыделение снижается, трубки ТВЭЛов отправляют на переработку и/или хранение.

В качестве площадок обычно выступают т. н. сухие хранилища отработанного ядерного топлива (СХОЯТ). В этих местах, имеющихся при АЭС или существующих отдельно, ядерные отходы будут храниться в течение следующих десятилетий. Все это время уровень излучения по мере естественного радиоактивного распада будет снижаться, но до естественных значений, разумеется, не упадет, а потому СХОЯТ — все равно решение пусть и долгосрочное, но временное. Спустя определенное время хранящиеся в герметичных контейнерах отходы необходимо будет или снова отправлять на переработку, или окончательно захоранивать.

И в последнем случае вопрос максимальной безопасности подобных «могильников» имеет принципиальное значение.

В настоящее время, по оценкам МАГАТЭ, во всем мире имеется более 250 тысяч тонн отработанного ядерного топлива, хранящегося в СХОЯТ, то есть очевидно, что проблема носит промышленный масштаб. При всей надежности контейнеров их нахождение на поверхности земли (или даже непосредственно под ней) не может на сто процентов гарантировать отсутствие возможных чрезвычайных происшествий, чреватых угрозой экологии. Однако специалисты, занимающиеся проблемой, уверены, что выход, дающий нужную степень надежности, ими найден.

Речь идет о т. н. глубоких геологических хранилищах. Это специальные комплексы для содержания ядовитых веществ (не только радиоактивных), которые создаются в геологической среде, чья стабильность на протяжении обозримого времени не подвергается сомнению. Большая глубина, надежный, не подверженный форс-мажорам естественного характера (например, землетрясениям), водо- и газонепроницаемый природный барьер в сочетании с мерами искусственного характера должны гарантировать абсолютную безопасность отработанного ядерного топлива на протяжении сотен тысяч лет.

Самым важным доказательством такого прогноза являются существующие сейчас в окружающей среде естественные аналоги глубоких геологических хранилищ. Например, урановое месторождение Сигар-Лейк в канадской провинции Саскачеван. Оно расположено на глубине в 450 метров между коренной скальной породой снизу и слоями песчаника, кварца и глины сверху. Месторождение, разработка которого началась недавно, существовало больше миллиарда лет, но никаких следов радиоактивности на поверхности обнаружено не было. Второй пример — урановое месторождение Окло в африканском Габоне, где было доказано существование единственного на земле природного ядерного реактора. Там в запуске самопроизвольной цепной реакции участвовали и грунтовые воды, но вновь-таки, несмотря на естественное выгорание около 5 тонн урана-235, был зафиксирован лишь минимальный перенос радиоактивных изотопов в земной коре. То есть подтверждено, что глубокие геологические хранилища, созданные самой природой, успешно изолируют опасные вещества от кипящей на поверхности Земли жизни. Остается лишь создать такой объект человеческими руками.

Финский атом

Проекты создания таких хранилищ существовали и существуют в разных странах мира, но по ряду причин именно Финляндия оказалась в этом плане на передовой. Например, в США создание подземного полигона для захоронения отработанного ядерного топлива под горным массивом Юкка-Маунтин в штате Невада стало жертвой политической борьбы как на федеральном, так и на местном уровне. Строительство масштабного репозитория стоимостью в десятки миллиардов долларов пока заморожено. Однако общественное мнение и политики Финляндии оказались настроены к своему варианту глубокого геологического хранилища куда более благожелательно.

Эта страна упорно двигается к своей цели — энергетике, не зависящей от углеводородного сырья.

Под этим понимается не только развитие возобновляемых источников энергии (например, гидро-, ветро- и солнечных электростанций). Ключевую роль в энергетическом балансе Финляндии имеют АЭС. Первая атомная станция «Ловииса», построенная по советскому проекту на юге страны, заработала в августе 1977 года. Спустя год к национальной энергосистеме была подключена и вторая АЭС — «Олкилуото», расположенная на побережье Ботнического залива Балтийского моря, на острове Олкилуот. Ее строили уже шведы.

В 1980-е годы, после запуска четырех реакторов (2+2) на этих станциях, в финской атомной энергетике наступила пауза. Авария на Чернобыльской АЭС подорвала доверие к такому способу получения энергии не только в Финляндии. Однако в начале нулевых компания TVO, которой принадлежит станция «Олкилуото» (это предприятие с преобладанием частного капитала, в отличие от АЭС «Ловииса», находящейся в государственной собственности), подала заявку на строительство на острове Олкилуот третьего реактора (и пятого в общей сложности в стране). Заявку одобрили, и в апреле 2022 года, после продолжительного строительства, этот реактор мощностью 1600 МВт (между прочим, самый мощный в Европе) был подключен к национальной сети, а еще спустя год (то есть пару месяцев назад) началась его коммерческая эксплуатация.

Существуют и планы строительства третьей АЭС уже в северной части страны.

То есть Финляндия сделала выбор в пользу развития атомной энергетики как средства преодоления углеводородной зависимости. В настоящее время имеющиеся пять энергоблоков вырабатывают 44% всей финской электроэнергии.

Естественно, все это энергетическое хозяйство, как и другие АЭС, генерирует отходы. При этом, согласно действующему в стране законодательству, вывоз их за пределы Финляндии запрещен. К 2019 году на временных площадках (преимущественно в бассейнах выдержки) скопилось около 2300 тонн радиоактивных веществ. С пуском нового мощного реактора и тем более после окончания строительства третьей атомной станции поток отходов намного увеличится. К решению вопроса их утилизации финны подошли со свойственной северным народам обстоятельностью. Еще в 1990-е годы компания Posiva, совместное предприятие двух национальных операторов АЭС, начала поиск подходящей площадки для репозитория, одновременно выбирая лучшую технологию для предстоящего хранения отработанного ядерного топлива.

У этой предпроектной стадии в Финляндии была важная особенность, фундаментально отличавшая ее от, например, похожей работы, которая велась в США с их проектом полигона под Юкка-Маунтин. Специалисты Posiva оценивали возможную площадку для строительства хранилища не только с точки зрения ее геологического соответствия поставленным условиям. Столь же важным было и выяснение, будет ли проект пользоваться поддержкой у местного населения. Именно последний фактор в конце концов сократил выбор участков до двух вариантов, оба из которых находились вблизи одной из действующих в стране АЭС.

Объект «Онкало»

Наверное, нет ничего удивительного в том, что жители муниципалитетов, где уже имеется атомная электростанция, оказались не против строительства на их территории еще и глубокого геологического хранилища отработанного ядерного топлива. С одной стороны, за 20 лет соседства с АЭС они к ней уже привыкли, многие местные жители прямо или косвенно с этим работодателем связаны, понимают степень предпринимаемых для их безопасности мер. С другой — новый проект предполагал и новые налоги, которые получат местные власти, рабочие места и в конечном счете улучшение качества жизни. Сыграло свою роль и существующее в Финляндии доверие к местным политикам, бизнесу, научным институтам, а также убежденность, что их действия продиктованы стремлением к общественному благу.

В 1999 году компания Posiva, заказчик объекта, определилась с площадкой.

Ей стал остров Олкилуот. Объект, получивший название «Онкало» (в переводе с финского «пещера», «полость»), расположился в нескольких километрах от АЭС «Олкилуото». Следующие несколько лет заняло получение различных разрешений на разных уровнях, и в 2004-м наконец начались строительные работы, растянувшиеся на без малого два десятка лет.

Проект действительно оказался непростым с инженерной точки зрения. Под обычным финским хвойным лесом к коренной гранитной породе на глубину в 420 метров был проложен тоннель в виде спирали. Уже непосредственно в скале с помощью взрывных работ устроили само хранилище, сетку из тоннелей и штолен, где и будет храниться топливо. Были проложены вертикальные лифтовые шахты, создана вентиляция и прочая вспомогательная инфраструктура.

Согласно геологической оценке, гранитный массив, где располагается «Онкало», остается стабильным на протяжении миллиарда лет.

Последние его подвижки были связаны с отступлением ледников во время последнего ледникового периода, и новых ощутимых землетрясений не ожидается до окончания следующего периода похолодания, который пока еще даже не начинался. Строители проводят тщательный мониторинг наличия трещин в граните, а камеры, где будут находиться ядерные отходы, сооружаются лишь в цельном массиве.

Оператор объекта «Онкало» выбрал для него технологию шведской компании SKB, занимающейся утилизацией ядерного топлива у себя в стране и строящей там аналогичное скальное хранилище. Суть ее в следующем. Отходы будут поступать из текущих временных мест хранения в специальный цех, находящийся на поверхности прямо над репозиторием. С помощью автоматических роботизированных систем в специальном изолированном помещении топливо извлекут из старых контейнеров, влагу удалят, после чего ТВЭЛы поместят в стальной контейнер, который в свою очередь упакуют в медную капсулу. Прослойку между двумя оболочками заполнят инертным газом.

Считается, что подобный блок будет практически не подвержен коррозии.

Далее его опустят в хранилище на глубину около полукилометра, поместив в штольню глубиной восемь и диаметром два метра. После заполнения штольни она будет запечатана бентонитом (водонепроницаемым глинистым материалом) и дополнительно цементом.

То есть объект «Онкало» и его аналоги предполагаются даже более надежными, чем их природные аналоги Сигар-Лейк и Окло. Там проникновению радиоактивных веществ на поверхность мешают исключительно природные барьеры, а в данном случае, помимо собственно гранита, есть и дополнительные «рубежи обороны» — бентонит, цемент, собственно двухслойный контейнер, ну и 450 метров грунта, отделяющих репозиторий от поверхности.

Ожидается, что все принятые меры позволят свести риск возникновения чрезвычайных ситуаций и возможность экологической катастрофы практически к нулю и уж точно минимизировать его в сравнении с хранением отработанного ядерного топлива на поверхности. Емкости «Онкало» хватит при этом примерно на столетие, после чего хранилище будет запечатано, а тоннель засыпан грунтом. Специалисты уверены, что время штатного функционирования такого репозитория составит минимум сто тысяч лет. Вряд ли кто-то из ныне живущих сможет проверить достоверность подобного прогноза, но его срок впечатляет и заставляет верить, что предложенное решение действительно не оставляет атому не единого шанса нанести человеку вред.

Читайте также:

• «Атомные призраки»: как выглядят заброшенные АЭС бывшего Советского Союза

---

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by