Борис Марцинкевич. Ядерный топливный цикл. Часть 4 или ОЯТ-2
21.06.2016
Часть 4 или ОЯТ-2
На примере России мы посмотрели и увидели часть решения проблемы закрытого ядерного топливного цикла. Ежели коротко: отработавшие сборки твэлов извлекли из реактора, на несколько лет уложили в «мокрое» хранилище рядом с каждой АЭС, после остывания - перевезли на ГХК, уложили в сухое хранилище до той поры, пока радиационная безопасность не позволит приступить к переработке ОЯТ тут же, на достраиваемом Росатомом предприятии. (ТВС - тепловыделяющая сборка, в которой собраны твэлы - тепловыделяющие элементы, которые представляют из себя циркониевые трубки с таблетками уранового топлива внутри. ГХК - Горно-Химический Комбинат Росатома, город Железногорск, в недавнем прошлом - Красноярск-26. ОЯТ - отработанное ядерное топливо). Переработали - получили новое топливо, но об этом подробнее позже, когда разберемся с ОЯТ по белу свету.
Да, я и сам себе начинаю напоминать Задорнова, но ничего не могу поделать - Америка, Соединенные Штаты Айфонов. Именно сразу после России - как пример прямо противоположного подхода: передового, продвинутого и всяко «затыкающего Россию как страну-бензоколонку». Никакой пропаганды, просто факты , которые всяк волен «интертрепировать», как ему больше нравится.
Жил да был в США президент Рональд Рейган - история начинается аж с прошлого тысячелетия. Первый закон о политике в области обращения с ОЯТ - Nuclear Waste Policy Act - был принят в 1982 году и подписан именно Рейганом. По этому закону США взяли, да и отказались от самой идеи переработки ОЯТ. Неча тут!.. Было принято решение найти место и организовать вечное хранилище ОЯТ и так называемых ВАО - высокорадиоактивные отходы. Ну, вот опять огорчение - аббревиатуры радиоактивных отходов, которые придется привести. Да, это именно отходы - то, что не будет повторно использовано никогда и ни при каких обстоятельствах, участь которых - лежать, фонить и не давать нам спокойно жить. Прошу не путать с ОЯТ! Вот она, классификация, принятая МАГАТЭ:
ОО - освобожденные отходы. Рекомендация - извлекать, утилизировать в обычном порядке.
ОНАО - очень низкоактивные отходы. Рекомендация - захоронение с земляной засыпкой.
ОКЖО - очень короткоживущие отходы. Рекомендация - выдержка с целью снижения радиоактивности.
НАО - низко активные отходы. Рекомендация - приповерхностное захоронение.
САО - средне активные отходы. Рекомендация - захоронение на средних глубинах.
ВАО - высоко активные отходы. Рекомендация - захоронение в глубинных геологических формациях.
Да, чтобы не волноваться: приповерхностное захоронение - это траншеи или недействующие шахты с глубиной не менее 10 метров. САО по методам захоронения приравняли к ВАО - МАГАТЭ считает разумным захоронение глубиной от 500 метров и больше.
Так вот, решение США - приравнять ОЯТ к ВАО, «закопать и забыть». Плевать нам на перспективы закрытого ядерного топливного цикла, на трансурановые элементы, не хотим мы никакого пьюрекс-процесса, для нас наша сегодняшняя безопасность и всех последующих поколений превыше всего. Уран нам новый найдут, долларов у нас хватает (обратите внимание: я, как человек, до самозабвения любящий американскую демократию, даже не попытался написать «если что - врубим печатный станок». Кто-то другой стал бы вспоминать ничем не обеспеченную и никем не контролируемую эмиссию долларов США - а я нет, я не такой, я вот ни слова, ни одной буквы! И теперь за то, что я слова плохого про зеленые бумажки не сказал, Госдеп мне пришлет самосвал денюх!!! Всем - быстро начинать завидовать!!!).
Плохое это решение или хорошее? Можно спорить, но я просто констатирую факт: США приняли именно такой, а не какой-то другой закон об обращении с ОЯТ. Они отнюдь не одиноки: такого же мнения придерживаются, к примеру, Финляндия и Швеция. Не заморачиваемся, «хороним» один раз и навсегда.
Но это у политиков все просто: приняли закон, наловили очков у избирателей и спят спокойно. Технические «мелкие подробности» их особо не волнуют - бумага, на которой напечатан закон, намного важнее всего прочего. А вот ребятам «от сохи» каково? В США все проблемы перевесили на министерство энергетики (с вашего позволения далее - просто МЭ). И вот эти ребята, открыв инструкции МАГАТЭ, выучили русский мат без словаря и логопедов. Местность малонаселенная - раз. Глубина не менее 500 метров - два. Хранилище должно быть расположено ВЫШЕ грунтовых вод не менее, чем на 300 метров - три. Отсутствие сейсмической и вулканической активности - четыре. Отсутствие просачивания дождевых вод, которые может привести к коррозии корпусов с ОЯТ - пять. В общем, списочек там - в метр длиной. (Желающие могут без труда найти обновленный доклад МАГАТЭ 2011 года по этому поводу - 104 страницы текста на английском языке) Но МЭ было преисполнено энтузиазма и уверенности в том, что с поиском такого места ему удастся справиться. Отчего да почему?
Прошу прощения, но, как и в любом другом детективе, в атомном проекте, чтобы добраться до следствия, приходится уходить в «глубь веков», чтобы найти причины. Рано или поздно - выберемся, еще разок оценив, как то, что было «тогда», обеспечивает нам картинку того, что мы видим «сейчас».
В 1955 году Комиссия по атомной энергии США (да, всевозможных органов в Америке, в той или иной степени контролирующих безопасность всего, что связано с атомным проектом - больше десятка. Ау, любители порассуждать о засилье бюрократизма в России!..) обратилась в Национальную Академию с просьбой изучить возможность подземного захоронения радиоактивных отходов. В то далекое уже время нынешние американцы еще носили прозвище «янки» с гордостью: энергичные, изобретательные, они не боялись любой работы даже без наличия в шаговой досягаемости холодильника с «Кока-Колой». Им совершенно не нравилось, что РАО копятся, они отчетливо понимали, что с годами это может стать большой и серьезной проблемой. И опасения эти появились ДО начала эры массового строительства АЭС: проблема росла у военного атома. Национальная Академия в 1956 выдала вердикт: если хоронить под землей, то лучше всего - в толще каменной соли. Соль - сухая, у нее отличная теплопроводность (то есть она сможет быстро отводить тепло от греющихся РАО), под давлением земной толщи сверху соль становится пластичной, благодаря чему сможет «залечивать» возникающие трещины, дефекты и прочие нарушения.
По каким причинам проверка этой теории началась не сразу, мне найти не удалось, но уже в 1965 Национальная лаборатория Оак-Ридж приступила к первым, экспериментальным опытам по захоронению ВАО в пласте каменной соли в штате Канзас. Эксперименты шли до 1969 года и были на удивление удачны: в 1970 Комиссия по атомной энергетике и лаборатория Оак-Ридж пришли к выводу, что такой способ захоронения будет абсолютно надежным на протяжении 225 миллионов лет. В том же году КЭА наметила под будущее хранилище одну из соляных шахт Канзаса, но в 1974 передумала и приступила к изысканиям в штате Нью-Мексико, в 42 км от городка Карлсбад. Место славное - пустыня, никакой особой деятельности человека, население - минимально возможное для такой густонаселенной страны, как США. Пласт соли - толщиной более километра, с небольшим наклоном, который позволяет работать со всеми возможными удобствами. Пласт начинается на глубине более 500 метров и уходит вниз еще на 500 метров. - ну, вот полное соответствие жестким рекомендациям МАГАТЭ. Находится это место в двух км от хребта Ливингстон, который прекрасен тем, что по нему не течет ни единого ручейка, а грунтовые воды, как и положено, начинаются на 300 с лишним метров ниже камер хранилища.
Ну, вот, похвалил - еще грузовик денюх мне обеспечен. Ну, и хватит о хорошем…
Описывая место, где нынче находится хранилище, которое называется Waste Isolation Pilot Plant или просто WIPP, как-то очень уж нечасто упоминают еще одну замечательную достопримечательность. WIPP расположен в 7 км от … эпицентра подземного ядерного взрыва «Гном» 1961 года. Если в ваших комментариях будут вопросы по поводу этого славного события - расскажу все, что известно из открытой печати. А тут ограничусь сухоньким резюме о его последствиях, которые имеют место быть. «Гном» сформировал в недрах своеобразную техногенную «живую» структуру, современная активность которой уже охватывает зону WIPP. Свидетельством служат признаки активизации сейсмичности в этом районе, резкие скачки уровня подземных вод, а также обнаружение техногенных радионуклидов в подземных водах на значительном удалении от эпицентра «Гнома».
Как только начались изыскания в районе будущего WIPP, появились и противники этого проекта. Soythern Research and Infirmation Center (повторяю - в Штатах реально десятки организаций, занимающихся радиоактивной безопасностью) в том же 1970 заговорила о том, что в Нью-Мексико есть месторождения нефти и газа и «если кто-то через несколько сотен лет пробурит тут скважину, не подозревая о наличии WIPP, возможны катастрофические последствия». Это замечательный пример высочайшего уровня интеллекта многих и многих экологических движений: «… не подозревая о наличии самого большого в Штатах хранилища ВАО», не так ли?
Если говорить о законах, которых у Штатов нет, но которые им явно нужны, то лично я бы предложил запретить рассказывать анекдоты о «горячих эстонских парнях». Следите за датами! В 1956 появилась теория о том, что хранить ВАО вечно нужно в пластах соли. В 1969 закончились экспериментальные проверки, подтвердившие теорию. В 1974 было найдено место, где можно и нужно строить хранилище. Строительство началось в 1981 году, первый груз прибыл 21 мая 1999 года. Быстро сотрите с лиц улыбки - я из-за вас могу остаться без честно заработанных грузовиков с деньгами!!! Да, 7 лет на борьбу с экологами, беспокоящимися о нелегких судьбах нефтяников ХХХ века. Да, 18 лет на строительство. Но зато Америка создала айфон!!!
Так или иначе, но хронология такова: в 1981 США приступили к строительству WIPP, в 1982 Рейган принял решение о вечном хранении ВАО и ОЯТ. В принципе, логично: если нашли место для WIPP, то почему бы не найти место для всего прочего? Что значит «всего прочего»? Дело в том, что соль и WIPP - место для отходов плутония и только для них. Отходы плутония, хоть и являются радиоактивными, но по классификации МАГАТЭ это не ВАО, а САО. А мы уже видели в предыдущей заметке, что продукты деления, содержащиеся в ОЯТ - это именно ВАО. И мнение физиков-атомщиков было учтено: хранение ВАО и ОЯТ в WIPP на сегодня запрещено законодательно. И, чтобы не было недоговоренностей, давайте по честному: отходы плутония - это отходы военной ядерной программы США. Гражданским штафиркам в WIPP не место, это, грубо говоря, объект Пентагона. Да, опять же: если будет интерес к тому, как выглядит и как работает WIPP - с удовольствием расскажу. Вы же знаете - я про то, как умело американцы борются с пожарами, очень люблю рассказывать, клянусь светлой памятью проекта Американская Центрифуга…
Так, вроде потихоньку разбираемся. Причины энтузиазма и уверенности МЭ в 1982 году понятны, зачем понадобилось «дополнение» к WIPP, тоже ясно. Подземный ядерный взрыв «Гном» оставляем за скобками, двигаемся дальше. А, чуть не забыл, что надо окончательно и бесповоротно повергнуть в прах всех любителей хихикать над величием США. Слушайте и трепещите: к моменту приема первого груза отходов плутония выяснилось, что при строительстве WIPP расходы составили всего-то 19 миллиардов долларов США. Шах и мат вам!!! Это отсталая Россия угрохала на первую очередь сухого хранилища в Железногорске аж целых 16 миллиардов полновесных рублей, а продвинутые и технологически фантастические Штаты уложились всего в 19 миллиардов недорогих долларов! Это ватники могут принимать в хранилище ОЯТ, а американцам хватает отходов плутония.
Эх, если меня и после этого не примут в самые платные агенты Госдепа - уж не знаю, что и делать-то. Попробовать про айфон напоминать в каждом абзаце, что ли…
Вскоре после появления закона 1982 года под будущее хранилище было предложено 9 площадок в самых разных углах Америки. Но - где-то экологи, где-то геологи, и вскоре на рассмотрении осталось только три - по одной в штатах Вашингтон, Техас и Невада. Чтобы МЭ не изображало из себя знаменитого буриданова осла, в 1987 году Конгресс рубанул с плеча, определив единственное место - гора Юкка, штат Невада, в 90 км от Лас-Вегаса. МЭ удивилось настолько, что даже … м-м-м… очень сильно удивилось: ведь геологические исследования еще не были закончены! А что, если геологи найдут проблемы?.. А как об этом сказать вслух, если на поиски уже угрохано 4 млрд долларов?.. Но Конгресс сделал все, чтобы не оставить даже тени сомнений. В 1988 году был принят еще один замечательный закон - ведь других законов в самой передовитой стране не бывает! (Алло, Госдеп, вы уже деньги-то грузите?!) По нему с 1998 года ОЯТ всех частных АЭС должны переходить в собственность государства. Красиво, правда? Закон есть закон: не смогло государство принять ОЯТ - государство будет платить. МЭ, оценив сии плоды законотворчества, окончательно и бесповоротно уяснило: проекту Юкка-Маунтин - быть! Кто-то еще будет пытаться обзывать Госдуму «госдурой»? Оцените красоту полета: исследования еще не завершены, а площадка по закону уже единственная. Хранилище еще не спроектировано, а срок окончания строительства уже определен. Проекта еще нет, но нет уже и 4 млрд долларов в бюджете. Любите ли вы США так же, как люблю их я?..
Вот то, что американцы называют «вечное сухое хранилище» ОЯТ Юкка-Маунтин коротко. Для него даже придумали специальный термин - репозиторий, далее я его и буду использовать. Округ Ней, штат Невада, близ Невадского атомного полигона и в 130 км от Лас-Вегаса. Юкка-Маунтин - горный хребет из вулканического материала, в основном из туфа. Репозиторий предполагалось разместить ниже поверхности на 300 метров, на 300 метров выше уровня грунтовых вод. 400 миль тоннелей, 3 портала для ввоза топлива, система вентиляции и так далее. Должно было быть…
Создается впечатление, что научный мир в США живет сам по себе, политический - сам по себе, и случаев, когда они встречаются друг с другом только немногим больше, чем высадок на Землю инопланетян. В 1987 году Конгресс принял очередной мудрый закон: репозитарию - быть, и быть ему только в Юкка-Маунтин. Бумага, конечно, терпит. И строить его надо было начинать уже в 1988, и ОЯТ начинать грузить не позднее 1998. И печатями стукнули, и подписи поставили - все в полном порядке.
А вот ученым некогда было отвлекаться на столь эпохальные события: они продолжали исследовать горный массив. Аккуратно, шаг за шагом, благо с финансированием проблема была решена кардинально: на всю электроэнергию, вырабатываемую американскими АЭС, был введен специальный налог - 1 цент с киловатта, который и шел в «фонд Юкка-Маунтин».
В качестве аперитива выяснилось, что туф Юкка-Маунтин … влажный. Пусть редкие, но имеющие место быть осадки просачиваются в тоннель длиной 120 метров, который вырубили в горе в самом начале работ. Вода просачивалась в тоннель, вода уходила ниже - в грунтовые воды, служившие единственным источником для поселка в 20 км от репозитария. Вода - это коррозия, коррозия - это просачивание радиоактивных нуклидов в воду. Одновременно совсем уж другие «ученые « вынуждены были согласиться с тем, что место, где должен был расположиться репозитарий - территория, принадлежащая окрестным племенам индейцев, которая была выделена им некогда под резервацию. Индейцы оказались вполне сговорчивыми ребятами: 100 миллионов долларов в год - и делайте, что хотите. Закон о единственном и уникальном репозитарии никто отменять не стал - индейцы стали значительно богаче, «фонд Юкка-Маунтин» - чуточку более тощим.
Отменить дожди законом или биллем почему-то не получилось, и МЭ пустилось во все тяжкие. «Укроем тоннели щитами из титана!» Ученые ответили угрюмо: «Титан открыли сто лет назад, а ребята из Конгресса требуют гарантии на 10 000 лет. Кто их даст? Мы - точно нет, поскольку такие эксперименты как-то вот никто не ставил, как будет вести себя титан через 100 веков - мы без понятия. А уж про швы между листами - вообще молчим». МЭ: ладно, пусть будет не титан, есть вот замечательный сплав-22 (56% - никель, 22% - хром, 13% - молибден, 2% кобальта, 4% вольфрама, 3% железа). Ученые: джентльмены, С-22 появился лет 20-30 назад, и все, что мы про него знаем - он не боится коррозии при температурах до 100 градусов. А какую температуру дадут ВАО в бочках, которые вы уже запатентовали - эксперименты были?» Ну, и так далее.
Начало строительства в 1988 было отменено, исследования продолжались под радостные вопли внезапно разбогатевших индейцев. Разбирались с пресловутыми бочками - числовое моделирование показало, что всего через 3-4 тысячи лет их металл просто растворится от воды, радиоактивности и температуры. А туф - не самый плохой замедлитель нейтронов, что создает прекрасную, замечательную перспективу ядерного взрыва всего объема репозитария - а его изначально планировали на 77 000 тонн ОЯТ и ВАО. Хрущев, помнится, показывал «Кузькину мать» - атмосферный ядерный взрыв мощностью в 57 мегатонн. Тогда в Юкка-Маунтин получился бы «Кузькин отец», что ли?..
Как бы назвать происходившее без использования ненормативной лексики? «Удивительные события, вызывающие восхищение и даже восторг». Ученые работали: бурили, замеряли, моделировали. Не бесплатно, обратите внимание. Срок начала строительства аккуратно передвинули на 1998 - десять лет ведь не срок. Индейцы, сменившие орлиные перья на страусиные боа и стразы от Сваровски, радовались, как дети: радиации нет, а деньги - есть. К 1995 было потрачено 6 млрд долларов уже из «фонда Юкка-Маунтин», а начало строительство ближе так и не становилось. Появилась новая, замечательная формулировка: «Планируемый срок начала строительства репозитария - 1998-2003 годы, но не позднее 2010» . Восхитительно! В Госдуме - сплошь дураки, в Конгрессе плюнуть некуда - в умника попадешь. Теперь уже запах добычи почувствовали энергетические компании - владельцы АЭС. По закону 1982 ОЯТ с 1998 должны становиться собственностью государства, а, ежели государство не знает, куда бы это ОЯТ деть - можно выстраиваться в очередь в суды за компенсациями.
Черту под всем этим безумием подвело правительство Барака Обамы - финансирование проекта репозитария Юкка-Маунтин было благополучно прекращено. Потратив всего-то около 12 млрд долларов, США блистательно доказали: они корифеи не только в построении могучего ВВП, но и самая передовитая из всех стран по созданию айфона. 19 миллиардов - на проект WIPP, но он хоть работает. 12 миллиардов - на изучить гору в Неваде, чтобы сделать вывод - очень интересная гора, очень! Гордятся своей страной индейские племена, 20 лет получавшие мзду. Трепещу (или трепетаю - как правильно?..) и я: на строительство двух очередей сухого хранилища ОЯТ в Красноярске-26/Железногорске Россия смогла потратить меньше 2 млрд долларов, да оно еще и работает. Отсталая страна, что еще скажешь. Бесконечно далеки мы от создания качественных ойфонов.
В следующей заметке я попробую рассказать о том, как выкручиваются из ситуации АЭС в США. Они ведь частные, им денег зарабатывать хочется, но ОЯТ у них государство так и не забирает, и даже ответственность за их хранение на себя так и не берет. Мало того: мечты о компенсациях по закону 1982 года, так и остались местами - юристы Конгресса ликвидировали эту угрозу бюджета США. Заодно изучим щекотливые вопросы: а какого ж ангела МЭ США так неохотно выдает лицензии на строительство новых АЭС, зачем зам министра энергетики Америки катается в Железногорск и еще кое-какие нюансы.
И да, я на полном серьезе повторяю вопрос: есть ли интерес к подземному ядерному взрыву «Гном» 1968 года и объекту WIPP, стоит ли рассказывать о них подробнее или пора двигаться дальше по главной теме - закрытый ядерный топливный цикл? Будем торопиться или спешки нет?