ПРОБЛЕМА  УТИЛИЗАЦИИ  ЯДЕРНЫХ  ОТХОДОВ  НА  ПРИМЕРЕ  ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ  АТОМНОЙ  ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ  ИМ.  В.И.  ЛЕНИНА,  Г.  ПРИПЯТЬ,  УКРАИНА

Елькина  Александра  Владимировна

студент  5  курса,  кафедра  экономики  и  управления  в  строительном  комплексе,  ИУБПЭ  СФУ,  РФ,  г.  Красноярск

E-mail: 

Семенчук  Ольга  Николаевна

научный  руководитель,  старший  преподаватель  кафедры  экономики  и  управления  в  строительном  комплексе,  ИУБПЭ  СФУ,  РФ,  г.  Красноярск

Научный  и  технический  прогресс,  с  одной  стороны,  облегчают  нашу  жизнь,  но  с  другой  —  оказывают  своё  пагубное  влияние  и  вынуждают  людей  брать  на  себя  большую  ответственность,  чем  раньше.  Сегодня,  когда  человечество  научилось  использовать  ядерную  энергию  в  мирных  целях,  остро  встал  вопрос  об  утилизации  ядерных  отходов,  влияние  которых,  несомненно,  вызывает  негативное  воздействие  на  окружающую  среду.

Актуальность  данной  статьи  заключается  в  том,  что  на  сегодняшний  день  все  большее  количество  атомных  электростанций  строится  и  функционирует  на  территории  Российской  Федерации.  Следовательно,  появляется  все  большее  количество  ядерных  отходов,  которые  необходимо  утилизировать.  Расположение  атомных  электростанций  России  показано  на  рис.  1  [4].

Рисунок  1.  «Расположение  атомных  электростанций  на  территории  России»

Ядерные  отходы  или  радиоактивные  отходы  (РАО)  —  это  отходы,  которые  содержат  радиоактивные  изотопы  химических  элементов  и  не  имеют  практической  ценности.

Российский  «Закон  об  использовании  атомной  энергии»  (от  21  ноября  1995  года  №  170-ФЗ)  так  раскрывает  понятие  радиоактивных  (ядерных)  отходов  —  это  ядерные  материалы  и  радиоактивные  вещества,  дальнейшее  использование  которых  не  предусматривается  [6,  с.  1]. 

Особым  видом  РАО  являются  жидкие  технологические  радиоактивные  отходы  (ЖРО  или  ЖРАО).  Это  промышленные  отходы,  которые  содержат  радиоактивные  нуклиды  техногенного  происхождения.  ЖРАО  образуются  в  результате  деятельности  предприятий  оборонного  или  иного  вида  атомной  промышленности,  предприятий  ядерного  топливного  цикла,  атомных  электростанций,  при  эксплуатации  судов  атомного  флота,  при  производстве  и  использовании  радиоизотопной  продукции,  а  также  при  радиационных  авариях.

Опасность  ядерных  отходов  заключается  в  том,  что  они  излучают  огромные  дозы  радиации,  которые  разрушают  любой  живой  организм.  Поражается  генетический  аппарат,  что  является  следствием  появления  генетических  изменений  и  нарушений  у  потомства.  У  человека  радиоактивное  облучение  вызывает  лучевую  болезнь,  проявления  которой  зависят  от  вида  и  локализации  лучей,  а  также  от  полученной  дозы  радиации.  Такие  последствия  поставили  человечество  перед  выбором:  медленно  уничтожать  на  планете  всё  живое  или  выработать  пути  утилизации  ядерных  отходов. 

Ядерные  отходы  подразделяют  на  среднеактивные  и  высокоактивные,  и,  в  зависимости  от  того,  к  какой  группе  относятся  полученные  отходы,  применяют  определенный  способ  их  утилизации.

Чаще  всего  в  ядерной  индустрии  для  утилизации  среднеактивных  РАО  применяют  ионный  обмен  или  другие  методы,  цель  которых  —  сконцентрировать  радиоактивные  частицы  в  малом  объеме.  Для  этого  применяют  гидроксид  железа  в  качестве  флокулянта  (коагулянта),  то  есть  в  качестве  вещества-абсорбента  для  удаления  радиоактивных  металлов  из  водных  растворов.  После  процесса  абсорбции  полученный  осадок  из  радиоактивных  изотопов  помещают  в  металлический  барабан,  где  он  перемешивается  с  цементом  и  зольной  пылью  или  шлаком,  образую  твердую  бетонную  смесь.

На  сегодняшний  день  существует  несколько  способов  утилизации  высокоактивных  ядерных  отходов:  хранение,  витрификация,  синрок,  геологическое  захоронение,  трансмутация,  повторное  использование  РАО,  удаление  РАО  в  космос.  Рассмотрим  эти  способы  подробнее  [3].

Для  временного  хранения  РАО  используют  специальные  резервуары  и  хранилища,  где  распадаются  короткодвижущие  изотопы  перед  дальнейшей  обработкой.

Витрификация  или  остеклование  —  это  способ  достижения  возможности  долговременного  хранения  РАО,  при  котором  требуется  консервация  отходов  в  форме,  которая  не  будет  вступать  в  реакции  и  разрушаться  в  течение  длительного  периода  времени.  При  таком  способе  очищенные  высокоактивные  РАО  смешивают  с  сахаром  и  кальцинируют.  Полученное  вещество  отправляют  в  индукционную  печь  и  добавляют  в  него  измельчённое  стекло.  Получается  новая  субстанция,  которую  вливают  в  цилиндр  из  легированной  стали.  По  мере  охлаждения  жидкость  превращается  в  стекло,  которое  крайне  устойчиво  к  воздействию  воды.  После  заполнения  цилиндр  заваривают  и  моют.  После  обследования  на  предмет  внешнего  загрязнения  цилиндры  отправляют  в  подземные  хранилища,  где  они  пребывают  в  неизменном  состоянии  в  течение  длительного  времени. 

Одним  из  методов  нейтрализации  РАО  является  метод  использования  материалов  типа  синрок  (synthetic  rock  —  синтетическая  порода).  Синрок  состоит  из  таких  материалов,  как  пирохлор  и  криптомелан. 

Геологическое  захоронение  представляет  собой  хранилище  ядерных  отходов,  находящееся  на  глубине  ниже  300  метров  в  стабильной  геологической  среде.  Ядерные  отходы  герметично  упаковывают  различными  методами  и  замуровывают  в  камерах  хранения.  Такое  хранилище  способно  сохранять  РАО  в  течение  длительного  времени  (до  миллиона  лет)  без  необходимости  их  дальнейшего  обслуживания.

Метод  трансмутации  не  имеет  пока  под  собой  практической  основы.  Сегодня  существуют  теоретические  исследования  и  проект  реакторов,  которые  потребляют  РАО  в  качестве  топлива  и  делают  их  менее  вредными.  Но  ввиду  больших  масштабов  испытаний  и  больших  затрат  энергии  и  денежных  средств,  данный  проект  был  заморожен.

Метод  повторного  применения  РАО  подразумевает  использования  радиоизотопов,  содержащихся  в  РАО.  Например,  цезий  —  137,  стронций  —  90  и  другие  изотопы  используют  для  облучения  пищевых  продуктов  и  обеспечивают  работы  радиоизотопных  термоэлектрических  генераторов.

Отправка  ядерных  отходов  в  космос  имеет  свои  преимущества  и  недостатки.  Плюсом  этого  метода  является  то,  что  РАО  навсегда  удаляются  из  окружающей  среды.  Минусом  является  возможная  авария  ракеты-носителя  и  большая  стоимость,  необходимая  для  проведения  данного  мероприятия.

Рассмотрим  подробнее  ситуацию  на  Чернобыльской  атомной  электростанции. 

Весь  мир  потрясла  авария,  произошедшая  на  четвёртом  энергоблоке  Чернобыльской  атомной  электростанции  им.  В.И.  Ленина  26  апреля  1986  года.  Во  время  проверки  безопасности  ядерного  реактора  произошел  сбой,  что  повлекло  за  собой  взрыв  и  высвобождение  огромного  количества  атомной  энергии  [2,  с.  5].

Для  ликвидации  последствий  аварии  были  задействованы  пожарные,  строители,  военные  в  возрасте  от  20  до  30  лет,  ведущие  инженеры,  технологи  и  физики-ядерщики  страны.  Образовавшуюся  в  результате  пожара  магму,  содержащую  в  себе  остатки  урановых  стержней,  было  решено  засыпать  песком  и  свинцом.  Предполагалось,  что  из-за  высокой  температуры  магмы  свинец  расплавится  и  образует  защитный  слой  от  радиации.  Фонившие  остатки  здания  энергоблока  было  решено  сбросить  в  ближайший  овраг  и  забетонировать  [5,  с.  8].

В  ходе  дальнейшего  изучения  проблемы  было  решено  построить  конструкцию,  закрывающую  здание  четвёртого  энергоблока,  и  тем  самым  снизить  количество  радиационного  излучения.  Это  укрытие  назвали  «Саркофаг».  Для  его  строительства  было  использовано  около  400  тысяч  кубических  метров  бетонной  смеси  и  7000  тонн  металлоконструкций.  Строительство  было  завершено  в  рекордно  короткие  сроки  —  206  дней.  Срок  гарантированной  эксплуатации  «Саркофага»  истёк  в  2006  году. 

В  сентябре  2007  года  компаниями  «VINCI  Consturuction  Grand  Projects»  и  “Bouygues  Travaux  Publics ”,  входящими  в  консорциум  «NОVARKA»,  был  заключён  договор  с  Чернобыльской  атомной  электростанцией  на  оказание  услуг  по  строительству  нового  укрытия,  получившего  название  «Укрытие-2».  Но  на  поддержание  порядка  в  зоне  отчуждения  и  проведение  необходимых  ликвидационных  работ  правительством  Украины  было  выделено  90  миллионов  гривен,  что  составляет  только  половину  от  необходимой  суммы.  Это  стало  основной  причиной,  по  которой  укрытие  не  обновлялось.  12  февраля  2013  года  произошёл  обвал  навесных  плит  над  машинным  отделением  энергоблока.  Площадь  разрушения  составила  около  600  квадратных  метров.

На  сегодняшний  день  уровень  радиации  на  Чернобыльской  АЭС  превышает  предельно  допустимый  (0,5  мкЗв/ч),  в  десятки  раз.  Радиационная  обстановка  на  ЧАЭС  на  04.11.2014  г.  представлена  на  рис.  2  [1].

Рисунок  2.  «Радиационная  обстановка  на  ЧАЭС  на  04.11.2014  г.,  мкЗв/ч»

В  данный  момент  идет  активное  строительство  «Укрытия-2»,  которое  предполагается  закончить  в  2015  году.  Конструкция  представляет  собой  защитную  оболочку  в  форме  арки,  которая  должна  обеспечить  защиту  окружающей  среды  от  радиоактивных  частиц,  возможность  проведения  демонтажа  ненадежных  элементов  «Саркофага»,  изоляцию  старой  конструкции  от  дождевых  и  талых  вод.

«Укрытие-2»  имеет  следующие  характеристики:  длину  —  150  метров,  ширину  —  257  метров,  высоту  —  108  метров;  вес  —  29000  тонн;  время  эксплуатации  —  около  ста  лет.

В  качестве  вывода  хотелось  бы  отметить,  что  проблема  утилизации  радиоактивных  отходов  является  одной  из  главных  проблем  на  период  в  несколько  десятков  или  даже  сотен  лет.  На  сегодняшний  день  наиболее  приемлемым  способом  утилизации  ядерных  отходов  на  Чернобыльской  АЭС,  возникших  в  результате  аварии,  является  их  хранение  в  специальном  «контейнере».  Это  вызвано  большими  размерами  вышедшего  из  строя  энергоблока.  Быть  может,  спустя  сто  лет,  человечество  изучит  новые  способы  утилизации  радиоактивных  отходов  из  окружающей  среды  навсегда,  и  временные  меры  для  достижения  безопасности  от  радиоактивного  излучения  будут  не  нужны. 

Список  литературы:

1.ГСП  ЧАЭС  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL  http://chnpp.gov.ua/  (дата  обращения  04.11.2014).

2.Зона  отчуждения  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL  http://chornobyl.ru/  (дата  обращения  04.11.2014).

3.Карпан  Н.В.  Чернобыль.  Месть  мирного  атома  /  Исторический  обзор  этапов  развития  атомной  науки  и  техники.  Анализ  причин  событий  Чернобыльской  катастрофы/  Киев:  ЧП  «Кантри  Лайф»,  2005  —  263  c.

4.Распределение  атомных  электростанций  на  территории  Российской  Федерации  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL  http://www.russianatom.ru/  (дата  обращения  04.11.2014).

5.Российский  национальный  доклад.  25  лет  Чернобыльской  аварии.  Итоги  и  перспективы  преодоления  ее  последствий  в  России  —  МЧС  России,  2011  г. 

6.Федеральный  закон  Российской  Федерации  от  21  ноября  1995  г.  №  170-ФЗ  «Об  использовании  атомной  энергии».