Радиоактивные водоемы особого назначения
В начале года я писал о проблеме утилизации советский атомных подводных лодок в Приморье. За долгое время их, как и связанных с ними экологических проблем, накопилось довольно много. Поэтому за последние годы проводилась большая международная работа по устранению связанных с атомным флотом угроз и приведению всего накопленного ядерного «мусора» в безопасное состояние.
Помимо проблем атомного флота (списанные подлодки и их топливо, базы обслуживания с накопленными на них отходами и т.д.), за время холодной войны многие проблемы накапливались и в глубоком тылу - на комбинатах по наработке оружейных ядерных материалов на Урале и в Сибири, накапливалось ядерное топливо на атомных станциях, устаревали и требовали вывода из эксплуатации многие объекты и установки, что вновь вызывало необходимость утилизации большого объема радиоактивных отходов. В этой статье я попробую рассказать об одной из важнейших и в прямом смысле крупнейших проблем ядерного наследия СССР - водоемах-хранилищах радиоактивных отходов.
Долгое время в атомных проектах как СССР так и США практика обращения с радиоактивными отходами заключалась в создании временных пунктов хранения РАО в месте их образования возле оборонных предприятий и на объектах ядерного топливного цикла. На территории России за 70 лет накоплено более 500 млн. м3 РАО, места их накопления можно посмотреть тут. Большая их часть - это жидкие отходы, сосредоточенные в открытых водоемах-накопителях вблизи комбинатов, занимавшихся наработкой и выделением оружейного плутония. Таких комбинатов в России три - ПО «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область), СХК (г. Северск, Томская область) и ГХК (Железногорск, Красноярский край). В вопросах обеспечения ядерного щита страны вопрос об окончательной изоляции образующихся РАО не были приоритетными. Но к 1990-м многие объекты пришли в крайне опасное состояние и дальнейшее откладывание проблем грозило серьезными последствиями и даже катастрофами.
Распределение объемов накопленных ЖРО в водоемах-хранилищах на ПО «Маяк», СХК и ГХК. (Источник)
Почти 99% объемов ЖРО сосредоточены на ПО «Маяк» в Челябинской области. Из них основным является Теченский каскад водоемов. Описание его и связанных с ним проблем достойно отдельной статьи, а сейчас я остановлюсь на других, меньших по объему, но гораздо более опасных объектах, лидирующих по накопленной активности - в первую очередь это озеро Карачай и Старое болото на ПО «Маяк» и водоемы Б-1, Б-2 и Б-25 на Сибирском химкомбинате в г. Северск.
ПО «Маяк»
Самая крупная промышленная площадка ядерного комплекса СССР - производственное объединение «Маяк» (ПО «Маяк», ранее - завод №817, "сороковка"), в городе Озерск (Ранее Челябинск-40) в Челябинской области. Первенец атомной промышленности (работает с 1949 года), ПО «Маяк» одновременно стал и самым сложным фрагментом ядерного наследия, связанным с начальным этапом создания ядерного оружия полным спешки и недостатка знаний и дефицита ресурсов.
Хомкомбинат имел в своем составе несколько реакторов для наработки оружейного плутония из природного урана, радиохимическое производство по выделению плутония-239 из облученного топлива и химико-металлургическое отделение для получения металлического плутония.
Поскольку в атомной гонке СССР догонял США, то многие решения были скопированы. По аналогии с американским заводом по производству плутония, изначально в проекте ПО «Маяк» предполагалось, что жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) средней и низкой удельной активности будут отправляться в открытую гидрографическую сеть - реку Течу. Правда река на Урале оказалась не такой полноводной, как в США, и с 1948 по 1951 годы Теча оказалась настолько загрязнена, что сбросы в нее было решено прекратить. В последующий период в качестве накопителей сбросов ЖРО использовались естественные и искусственные водоемы - оз. Кызылташ (В-2), оз. Татыш (В-6). водоемы В-9 (Карачай), В-17 (Старое Болото).
Схема расположения водоемов вокруг промплощадки ПО «Маяк». И-9 - оз. Карачай. (Источник)
Похожая, но гораздо менее масштабная картина складывалась и на других комбинатах для наработки оружейного плутония. Таким образом, именно открытые водоемы стали главными накопителями радиоактивных отходов - как по активности, так и по объему. При этом они несли огромную угрозу, т.к. они находятся под открытым небом, подвергаются угрозе затопления, протечек, и выносов активности при ураганах или смерчах. Подобная авария случилась на в 1967 году. Именно приведением подобных водоемов в безопасное или хотя бы стабильное положение занялись в первую очередь, когда было принято решение о комплексной ликвидации ядерного наследия СССР.
Карачай (накопленная активность - 120 млн Ки, объем 0,3 млн м3)
Водоем В-9, созданный в 1951 году на месте бывшего бессточного болота Карачай на промышленной площадке ПО «Маяка», является уникальным по накопленной активности поверхностным хранилищем жидких радиоактивных отходов. Всего за более полувековую эксплуатацию в него сброшено более 500 млн Ки активности, что в 10 раз превышает выбросы с аварийной Чернобыльской АЭС. К 1985 году с учетом распада в озере Карачай было накоплено около 120 млн Ки активности. С началом эксплуатации в результате сбросов уровень воды водоема В-9 и площадь водной поверхности постоянно возрастали. Так, в мае 1962 года площадь акватории составляла 51 га. Мощность дозы на береговой линии водоема составляла 50 мР/ч.
В результате ветрового подъема отложений с оголившихся из-за засухи участков дна водоема весной 1967 года было вынесено значительное количество радионуклидов. Площадь загрязнения составила около двух тысяч квадратных километров. Природно-техногенная авария 1967 года не привела к серьезным радиационным последствиям для населения и окружающей среды, но показала потенциальную опасность повторения подобных ситуаций при аномальных метеорологических условиях.
Сравнение объемов отходов и накопленной активности в водоемах ПО «Маяк». Карачай (B-9) при минимальном объеме сосредоточил в себе основную активность отходов. (Источник)
Ликвидация озера Карачай
После инцидента 1967 года Правительством СССР было принято решение о ликвидации водоема Карачай, а также о поведении мероприятий для предотвращения повторения подобных случаев. В течение 1967-1971 годов были проведены работы по засыпке оголенных ранее затопляемых участков, засыпке мелководий, рекультивации территорий вокруг водоема. До середины 70-х годов продолжались работы по ликвидации последствий аварийной ситуации 1967 года, обустройству берегов и опытные работы по засыпке акватории.
Постепенная ликвидация открытой акватории озера Карачай.
К середине 1980-х годов была окончательно отработана технология засыпки водоема скальным грунтом с применением специальных конструкций - полых бетонных блоков, позволяющих локализовать донные отложения и наиболее активные илы без их выпячивания на поверхность.
Технологии засыпки акватории озера включала уникальные разработанные операции установки полых бетонных блоков и засыпку скальным грунтом.
"Слоеный пирог", которым накрыли Карачай.
В водоеме Карачай локализовано и изолировано более 200 тыс. м3 высокоактивных техногенных илов и суглинков, общая накопленная активность которых в середине 1980-х годов достигала 120 млн Ки, что минимум в двое больше выброса при аварии на Чернобыльской АЭС.
Вид на ПО «Маяк», ориентировочно 1990 год. Слева внизу - оз. Карачай с частично засыпанной акваторией. Слева вверху - оз. Кызылташ.
В период 1988-1990 проходил первый этап закрытия Карачая - проведена отсыпка северо-западной части озера и сооружены разделительные дамбы, снижающие вероятность образования волн и ветрового уноса аэрозолей. В 1990-2000 проведена засыпка 80% акватории, значительно снизившая дозовые нагрузки вблизи озера. С принятием федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 -2010 годы и на период до 2015 года» (ФЦП ЯРБ-1) в 2008-2015 годах был осуществлен финальный этап засыпки озера. А 26 ноября 2015 года водоем Карачай окончательно был засыпан. Помимо закрытия акватории и гидроизоляции озера для отведения поверхностных вод вокруг него прорыты водоотводные каналы, исключающие его подтопление. В перспективе ближайших 10-20 лет водоем будет переведен в пункт консервации особых РАО, а затем в пункт захоронения особых радиоактивных отходов. Следующий этап - создание системы мониторинга за подземными водами с использованием около 450 наблюдательных скважин вокруг бывшего озера. Моделирование по перемещению самого подвижного радионуклида - Sr-90, показывает, что за время полного распада активности (ближайшие 200-300 лет) не должно привести к загрязнению подземных вод.
Таким образом, риск основных угроз, связанных с самым опасным объектом ядерного наследия СССР, теперь существенно снижен.
Старое болото (накопленная активность - 1,2 млн Ки, объем - 0,4 млн м3)
Вторым по накопленной активности после Карачая открытым хранилищем жидких среднеактивных отходов на промплощадке ПО Маяк является водоем В-17 под названием Старое болото. Водоем является искусственным водохранилищем, образованным путем перекрытия естественного лога земляными плотинами в 1952 и 1954 гг. Его берега укреплены щебнем и суглинком, высота обваловки составляет 1,5-2 м. Водоем используется для приема и хранения жидких отходов радиохимического производства. За весь период эксплуатации В-17 в него было сброшено около 10 млн м3 жидких радиоактивных отходов с суммарной активностью около 15 млн Ки. С начала 1970-х гг. активность сбросов была сокращена на несколько порядков. Последние 30 лет водоем эксплуатируется преимущественно в режиме самоочищения. Общая активность радионуклидов, хранящихся в нем, составляет около 1,2 млн Ки. Основная часть активности сосредоточена в донных отложениях и грунтах дна и обусловлена главным образом Sr-90. Планы реабилитации загрязненной территории района В-17 предусматривают рекультивацию верхнего слоя почвы прибрежных участков и решение проблемы загрязненных подземных вод. Их решение предусмотрено проектом по выводу водоема В-17 из эксплуатации.
Схема водоема Старое болото
К настоящему времени на нем ведутся подготовительные работы для такой же засыпки, как проведена на озере Карачай. Закончить работы планируется к 2025 году в рамках ФЦП ЯРБ-2.
Водоемы Сибирского химического комбината
После запуска ПО «Маяк» было принято решение о строительстве дополнительных комбинатов по наработке ядерных оружейных материалов в Сибири. Сейчас они носят названия АО «СХК» в Северске и «ГХК» в Железногорске. Они отличались ПО Маяк по функционалу, имели свои интересные особенности, но, как и «Маяк», имели в своем составе промышленные реакторы и радиохимические заводы для получения плутония. Поэтому их деятельность так же сопровождалась образованием больших объемов отходов. Но опыт «Маяка» был учтен и применение открытых водоемов-хранилищ было не столь масштабным. На обоих заводах позже была использована практика подземного захоронения наиболее радиоактивных жидких отходов (это тоже отдельная история, спорная на мой взгляд).
Всего в подземное хранилище жидких отходов на «СХК» закачали около 46,8 млн м3 (150 «Карачаев»), а их суммарная активность - 1515 млн Ки (больше 10 «Карачаев»). За счет распада к текущему моменту эта активность упала в 3-4 раза. (источник - стр 131)
Открытые бассейны-хранилища ГХК насчитывали объемы в сотни тысяч м3, однако общая активность в них не превышала нескольких тысяч Ки, что в тысячи раз ниже активности в открытых бассейнах «Маяка» и СХК. При этом в подземные хранилища ГХК («полигон Северный») закачано по состоянию на 2007 г. более 6,4 млн м3 ЖРО суммарной активностью 982 млн Ки, которая к настоящему времени снизилась в 3-4 раза.
В начальный период работы на СХК была принята схема обращения с ЖРО также с использованием открытых хранилищ отходов, как и на «Маяке». Они представляют собой ряд специальных гидротехнических сооружений: бассейны Б-1, Б-2; бассейн Б-25. Открытые хранилища ЖРО СХК имеют гидроизоляцию для предотвращения миграции радионуклидов и вредных химических веществ за пределы данного гидротехнического сооружения. Суммарная активность ЖРО (по данным на 1997 г.), хранящихся в открытых хранилищах, составляет примерно 54 млн Ки (половина активности Карачая). Большая часть радионуклидов содержится в иловых отложениях, накопившихся в открытых хранилищах за время их эксплуатации.
Сибирский химический комбинат
Тем не менее, на СХК было созданы и функционировали до конца 1980-х открытые хранилища Б-1, Б-2 для отходов радиохимического цеха и искусственный водоем Б-25 для отходов, уступавшие по накопленной в них активности лишь озеру Карачай.
Объем бассейна Б-1 составляет 65000 м3, накопленная активность - около 30 млн Ки (1/4 Карачая), объем бассейна Б-2 - 135 000 м3, активность - около 20 млн Ки. Конструкции бассейнов в полной мере учитывали тяжелый опыт ПО «Маяк»: были проведены необходимые изыскательские работы и предусмотрены изолирующие слои, что позволило эксплуатировать их в штатном режиме, без инцидентов и аварий, до 1982 г. Уже в начале 1980-х гг. начало формироваться понимание того, что открытые хранилища жидких РАО остаются потенциально опасными для окружающей среды как источники радиоактивного загрязнения вследствие ветрового (смерчевого) или биологического уноса (птицы и т.д.) либо целого ряда других явлений (землетрясение, наводнение, ураган, подвижки земной коры). Это создает реальную угрозу радиоактивного загрязнения окружающей среды, облучения населения и загрязнения промышленной площадки СХК, что требует перевода их в более безопасное состояние. В целях исключения потенциальной опасности выноса радионуклидов из открытых хранилищ в окружающую среду в 1982 г. принято решение о консервации открытых хранилищ РАО. В том же году прием ЖРО в бассейны был прекращен.
Засыпанный Бассейн Б-2 в настоящее время (источник)
В 2012 году в рамках ФЦП ЯРБ-1 на СХК была полностью завершена консервация бассейна Б-2. В настоящее время бассейн Б-2 представляет из себя зеленое поле с радиационным фоном средним для Томска.
Работы по консервации бассейна Б-1 еще идут, ведется отсыпка глиняного изолирующего слоя, которая завершится в 2019 году. Завершение всех проектных работ по консервации бассейна Б-1 намечено на 2020 год. При консервации хранилищ СХК в полной мере используется опыт и технологии, опробованные на консервации Карачая, но отрабатываются и новые решения. Например, при консервации водоемов создается дополнительный защитный барьер. По периметру и под дном бассейнов бурятся особые скважины, в которые под давлением нагнетается гель на основе жидкого стекла. После его застывания создается уже полностью непроницаемый слой под всем хранилищем, который "отрезает" его от окружающей среды. Кроме того, в ходе выполнения работ по консервации бассейнов АО «СХК» была разработана и применена уникальная технология фиксации пульпы в открытом бассейне-хранилище радиоактивных отходов с целью исключения выхода пульпы на поверхность насыпанного грунта. Примененный АО «СХК» способ включает в себя рассечение бассейна разделительными дамбами, достигающими дна бассейна; засыпку грунтом покрытых льдом полос и откачку вытесненного при засыпке декантата.
Для работ по консервации бассейнов-хранилищ ЖРО на СХК использовалась техника, защищенная с учетом опыта, полученного на озере Карачай. (источник)
На очереди для консервации самый опасный на территории СХК бассейн - Б-25. Закачка ЖРО в этот бассейн прекращена только в 2015 году. В 2016-м начались подготовительные работы по его захоронению, осенью 2018-го - откачка декантата. Работы по полной изоляции Б-25 от окружающей среды завершатся в 2020 году. При этом наблюдение за состоянием объектов будет вестись еще как минимум 100 лет.
Выводы
Открытые водоемы-хранилища РАО являются самыми вместительными объектами ядерного наследия. Их появление вызвано важностью основной задачи - создания в СССР ядерного оружия и отсутствием в начале 1950-х годов технологий обращения с жидкими радиоактивными отходами. Некогда отложенное решение по консервации подобных водоемов привело к массе экологических проблем в регионах их расположения. Однако на текущий момент ситуация с водоемами практически стабилизировалась, а наиболее опасные из них уже не существуют в открытом виде, что исключает возможные катастрофы. Остается надеяться, что принятые решения оправдают себя и не станут проблемой для будущих поколений.
Источники:
1. Вывод из эксплуатации и восстановление окружающей среды в Российской Федерации: основные итоги и планы на будущее. Абрамов. Ноябрь 2016
2. Концепция вывода из эксплуатации поверхностных водоемов-хранилищ ЖРО ФГУП «ПО «МАЯК». 2013.
3. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Том 1.
4. Основа будущего развития. Страна Росатом.
5. Консервация водоема Карачай, Мокров, 2015.
6. Как зарыть радионуклиды: на СХК раскрыли технологии захоронения РАО
7. Консервация бассейнов Б-1 и Б-25 АО «СХК»
Помимо проблем атомного флота (списанные подлодки и их топливо, базы обслуживания с накопленными на них отходами и т.д.), за время холодной войны многие проблемы накапливались и в глубоком тылу - на комбинатах по наработке оружейных ядерных материалов на Урале и в Сибири, накапливалось ядерное топливо на атомных станциях, устаревали и требовали вывода из эксплуатации многие объекты и установки, что вновь вызывало необходимость утилизации большого объема радиоактивных отходов. В этой статье я попробую рассказать об одной из важнейших и в прямом смысле крупнейших проблем ядерного наследия СССР - водоемах-хранилищах радиоактивных отходов.
Долгое время в атомных проектах как СССР так и США практика обращения с радиоактивными отходами заключалась в создании временных пунктов хранения РАО в месте их образования возле оборонных предприятий и на объектах ядерного топливного цикла. На территории России за 70 лет накоплено более 500 млн. м3 РАО, места их накопления можно посмотреть тут. Большая их часть - это жидкие отходы, сосредоточенные в открытых водоемах-накопителях вблизи комбинатов, занимавшихся наработкой и выделением оружейного плутония. Таких комбинатов в России три - ПО «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область), СХК (г. Северск, Томская область) и ГХК (Железногорск, Красноярский край). В вопросах обеспечения ядерного щита страны вопрос об окончательной изоляции образующихся РАО не были приоритетными. Но к 1990-м многие объекты пришли в крайне опасное состояние и дальнейшее откладывание проблем грозило серьезными последствиями и даже катастрофами.
Распределение объемов накопленных ЖРО в водоемах-хранилищах на ПО «Маяк», СХК и ГХК. (Источник)
Почти 99% объемов ЖРО сосредоточены на ПО «Маяк» в Челябинской области. Из них основным является Теченский каскад водоемов. Описание его и связанных с ним проблем достойно отдельной статьи, а сейчас я остановлюсь на других, меньших по объему, но гораздо более опасных объектах, лидирующих по накопленной активности - в первую очередь это озеро Карачай и Старое болото на ПО «Маяк» и водоемы Б-1, Б-2 и Б-25 на Сибирском химкомбинате в г. Северск.
ПО «Маяк»
Самая крупная промышленная площадка ядерного комплекса СССР - производственное объединение «Маяк» (ПО «Маяк», ранее - завод №817, "сороковка"), в городе Озерск (Ранее Челябинск-40) в Челябинской области. Первенец атомной промышленности (работает с 1949 года), ПО «Маяк» одновременно стал и самым сложным фрагментом ядерного наследия, связанным с начальным этапом создания ядерного оружия полным спешки и недостатка знаний и дефицита ресурсов.
Хомкомбинат имел в своем составе несколько реакторов для наработки оружейного плутония из природного урана, радиохимическое производство по выделению плутония-239 из облученного топлива и химико-металлургическое отделение для получения металлического плутония.
Поскольку в атомной гонке СССР догонял США, то многие решения были скопированы. По аналогии с американским заводом по производству плутония, изначально в проекте ПО «Маяк» предполагалось, что жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) средней и низкой удельной активности будут отправляться в открытую гидрографическую сеть - реку Течу. Правда река на Урале оказалась не такой полноводной, как в США, и с 1948 по 1951 годы Теча оказалась настолько загрязнена, что сбросы в нее было решено прекратить. В последующий период в качестве накопителей сбросов ЖРО использовались естественные и искусственные водоемы - оз. Кызылташ (В-2), оз. Татыш (В-6). водоемы В-9 (Карачай), В-17 (Старое Болото).
Схема расположения водоемов вокруг промплощадки ПО «Маяк». И-9 - оз. Карачай. (Источник)
Похожая, но гораздо менее масштабная картина складывалась и на других комбинатах для наработки оружейного плутония. Таким образом, именно открытые водоемы стали главными накопителями радиоактивных отходов - как по активности, так и по объему. При этом они несли огромную угрозу, т.к. они находятся под открытым небом, подвергаются угрозе затопления, протечек, и выносов активности при ураганах или смерчах. Подобная авария случилась на в 1967 году. Именно приведением подобных водоемов в безопасное или хотя бы стабильное положение занялись в первую очередь, когда было принято решение о комплексной ликвидации ядерного наследия СССР.
Карачай (накопленная активность - 120 млн Ки, объем 0,3 млн м3)
Водоем В-9, созданный в 1951 году на месте бывшего бессточного болота Карачай на промышленной площадке ПО «Маяка», является уникальным по накопленной активности поверхностным хранилищем жидких радиоактивных отходов. Всего за более полувековую эксплуатацию в него сброшено более 500 млн Ки активности, что в 10 раз превышает выбросы с аварийной Чернобыльской АЭС. К 1985 году с учетом распада в озере Карачай было накоплено около 120 млн Ки активности. С началом эксплуатации в результате сбросов уровень воды водоема В-9 и площадь водной поверхности постоянно возрастали. Так, в мае 1962 года площадь акватории составляла 51 га. Мощность дозы на береговой линии водоема составляла 50 мР/ч.
В результате ветрового подъема отложений с оголившихся из-за засухи участков дна водоема весной 1967 года было вынесено значительное количество радионуклидов. Площадь загрязнения составила около двух тысяч квадратных километров. Природно-техногенная авария 1967 года не привела к серьезным радиационным последствиям для населения и окружающей среды, но показала потенциальную опасность повторения подобных ситуаций при аномальных метеорологических условиях.
Сравнение объемов отходов и накопленной активности в водоемах ПО «Маяк». Карачай (B-9) при минимальном объеме сосредоточил в себе основную активность отходов. (Источник)
Ликвидация озера Карачай
После инцидента 1967 года Правительством СССР было принято решение о ликвидации водоема Карачай, а также о поведении мероприятий для предотвращения повторения подобных случаев. В течение 1967-1971 годов были проведены работы по засыпке оголенных ранее затопляемых участков, засыпке мелководий, рекультивации территорий вокруг водоема. До середины 70-х годов продолжались работы по ликвидации последствий аварийной ситуации 1967 года, обустройству берегов и опытные работы по засыпке акватории.
Постепенная ликвидация открытой акватории озера Карачай.
К середине 1980-х годов была окончательно отработана технология засыпки водоема скальным грунтом с применением специальных конструкций - полых бетонных блоков, позволяющих локализовать донные отложения и наиболее активные илы без их выпячивания на поверхность.
Технологии засыпки акватории озера включала уникальные разработанные операции установки полых бетонных блоков и засыпку скальным грунтом.
"Слоеный пирог", которым накрыли Карачай.
В водоеме Карачай локализовано и изолировано более 200 тыс. м3 высокоактивных техногенных илов и суглинков, общая накопленная активность которых в середине 1980-х годов достигала 120 млн Ки, что минимум в двое больше выброса при аварии на Чернобыльской АЭС.
Вид на ПО «Маяк», ориентировочно 1990 год. Слева внизу - оз. Карачай с частично засыпанной акваторией. Слева вверху - оз. Кызылташ.
В период 1988-1990 проходил первый этап закрытия Карачая - проведена отсыпка северо-западной части озера и сооружены разделительные дамбы, снижающие вероятность образования волн и ветрового уноса аэрозолей. В 1990-2000 проведена засыпка 80% акватории, значительно снизившая дозовые нагрузки вблизи озера. С принятием федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 -2010 годы и на период до 2015 года» (ФЦП ЯРБ-1) в 2008-2015 годах был осуществлен финальный этап засыпки озера. А 26 ноября 2015 года водоем Карачай окончательно был засыпан. Помимо закрытия акватории и гидроизоляции озера для отведения поверхностных вод вокруг него прорыты водоотводные каналы, исключающие его подтопление. В перспективе ближайших 10-20 лет водоем будет переведен в пункт консервации особых РАО, а затем в пункт захоронения особых радиоактивных отходов. Следующий этап - создание системы мониторинга за подземными водами с использованием около 450 наблюдательных скважин вокруг бывшего озера. Моделирование по перемещению самого подвижного радионуклида - Sr-90, показывает, что за время полного распада активности (ближайшие 200-300 лет) не должно привести к загрязнению подземных вод.
Таким образом, риск основных угроз, связанных с самым опасным объектом ядерного наследия СССР, теперь существенно снижен.
Старое болото (накопленная активность - 1,2 млн Ки, объем - 0,4 млн м3)
Вторым по накопленной активности после Карачая открытым хранилищем жидких среднеактивных отходов на промплощадке ПО Маяк является водоем В-17 под названием Старое болото. Водоем является искусственным водохранилищем, образованным путем перекрытия естественного лога земляными плотинами в 1952 и 1954 гг. Его берега укреплены щебнем и суглинком, высота обваловки составляет 1,5-2 м. Водоем используется для приема и хранения жидких отходов радиохимического производства. За весь период эксплуатации В-17 в него было сброшено около 10 млн м3 жидких радиоактивных отходов с суммарной активностью около 15 млн Ки. С начала 1970-х гг. активность сбросов была сокращена на несколько порядков. Последние 30 лет водоем эксплуатируется преимущественно в режиме самоочищения. Общая активность радионуклидов, хранящихся в нем, составляет около 1,2 млн Ки. Основная часть активности сосредоточена в донных отложениях и грунтах дна и обусловлена главным образом Sr-90. Планы реабилитации загрязненной территории района В-17 предусматривают рекультивацию верхнего слоя почвы прибрежных участков и решение проблемы загрязненных подземных вод. Их решение предусмотрено проектом по выводу водоема В-17 из эксплуатации.
Схема водоема Старое болото
К настоящему времени на нем ведутся подготовительные работы для такой же засыпки, как проведена на озере Карачай. Закончить работы планируется к 2025 году в рамках ФЦП ЯРБ-2.
Водоемы Сибирского химического комбината
После запуска ПО «Маяк» было принято решение о строительстве дополнительных комбинатов по наработке ядерных оружейных материалов в Сибири. Сейчас они носят названия АО «СХК» в Северске и «ГХК» в Железногорске. Они отличались ПО Маяк по функционалу, имели свои интересные особенности, но, как и «Маяк», имели в своем составе промышленные реакторы и радиохимические заводы для получения плутония. Поэтому их деятельность так же сопровождалась образованием больших объемов отходов. Но опыт «Маяка» был учтен и применение открытых водоемов-хранилищ было не столь масштабным. На обоих заводах позже была использована практика подземного захоронения наиболее радиоактивных жидких отходов (это тоже отдельная история, спорная на мой взгляд).
Всего в подземное хранилище жидких отходов на «СХК» закачали около 46,8 млн м3 (150 «Карачаев»), а их суммарная активность - 1515 млн Ки (больше 10 «Карачаев»). За счет распада к текущему моменту эта активность упала в 3-4 раза. (источник - стр 131)
Открытые бассейны-хранилища ГХК насчитывали объемы в сотни тысяч м3, однако общая активность в них не превышала нескольких тысяч Ки, что в тысячи раз ниже активности в открытых бассейнах «Маяка» и СХК. При этом в подземные хранилища ГХК («полигон Северный») закачано по состоянию на 2007 г. более 6,4 млн м3 ЖРО суммарной активностью 982 млн Ки, которая к настоящему времени снизилась в 3-4 раза.
В начальный период работы на СХК была принята схема обращения с ЖРО также с использованием открытых хранилищ отходов, как и на «Маяке». Они представляют собой ряд специальных гидротехнических сооружений: бассейны Б-1, Б-2; бассейн Б-25. Открытые хранилища ЖРО СХК имеют гидроизоляцию для предотвращения миграции радионуклидов и вредных химических веществ за пределы данного гидротехнического сооружения. Суммарная активность ЖРО (по данным на 1997 г.), хранящихся в открытых хранилищах, составляет примерно 54 млн Ки (половина активности Карачая). Большая часть радионуклидов содержится в иловых отложениях, накопившихся в открытых хранилищах за время их эксплуатации.
Сибирский химический комбинат
Тем не менее, на СХК было созданы и функционировали до конца 1980-х открытые хранилища Б-1, Б-2 для отходов радиохимического цеха и искусственный водоем Б-25 для отходов, уступавшие по накопленной в них активности лишь озеру Карачай.
Объем бассейна Б-1 составляет 65000 м3, накопленная активность - около 30 млн Ки (1/4 Карачая), объем бассейна Б-2 - 135 000 м3, активность - около 20 млн Ки. Конструкции бассейнов в полной мере учитывали тяжелый опыт ПО «Маяк»: были проведены необходимые изыскательские работы и предусмотрены изолирующие слои, что позволило эксплуатировать их в штатном режиме, без инцидентов и аварий, до 1982 г. Уже в начале 1980-х гг. начало формироваться понимание того, что открытые хранилища жидких РАО остаются потенциально опасными для окружающей среды как источники радиоактивного загрязнения вследствие ветрового (смерчевого) или биологического уноса (птицы и т.д.) либо целого ряда других явлений (землетрясение, наводнение, ураган, подвижки земной коры). Это создает реальную угрозу радиоактивного загрязнения окружающей среды, облучения населения и загрязнения промышленной площадки СХК, что требует перевода их в более безопасное состояние. В целях исключения потенциальной опасности выноса радионуклидов из открытых хранилищ в окружающую среду в 1982 г. принято решение о консервации открытых хранилищ РАО. В том же году прием ЖРО в бассейны был прекращен.
Засыпанный Бассейн Б-2 в настоящее время (источник)
В 2012 году в рамках ФЦП ЯРБ-1 на СХК была полностью завершена консервация бассейна Б-2. В настоящее время бассейн Б-2 представляет из себя зеленое поле с радиационным фоном средним для Томска.
Работы по консервации бассейна Б-1 еще идут, ведется отсыпка глиняного изолирующего слоя, которая завершится в 2019 году. Завершение всех проектных работ по консервации бассейна Б-1 намечено на 2020 год. При консервации хранилищ СХК в полной мере используется опыт и технологии, опробованные на консервации Карачая, но отрабатываются и новые решения. Например, при консервации водоемов создается дополнительный защитный барьер. По периметру и под дном бассейнов бурятся особые скважины, в которые под давлением нагнетается гель на основе жидкого стекла. После его застывания создается уже полностью непроницаемый слой под всем хранилищем, который "отрезает" его от окружающей среды. Кроме того, в ходе выполнения работ по консервации бассейнов АО «СХК» была разработана и применена уникальная технология фиксации пульпы в открытом бассейне-хранилище радиоактивных отходов с целью исключения выхода пульпы на поверхность насыпанного грунта. Примененный АО «СХК» способ включает в себя рассечение бассейна разделительными дамбами, достигающими дна бассейна; засыпку грунтом покрытых льдом полос и откачку вытесненного при засыпке декантата.
Для работ по консервации бассейнов-хранилищ ЖРО на СХК использовалась техника, защищенная с учетом опыта, полученного на озере Карачай. (источник)
На очереди для консервации самый опасный на территории СХК бассейн - Б-25. Закачка ЖРО в этот бассейн прекращена только в 2015 году. В 2016-м начались подготовительные работы по его захоронению, осенью 2018-го - откачка декантата. Работы по полной изоляции Б-25 от окружающей среды завершатся в 2020 году. При этом наблюдение за состоянием объектов будет вестись еще как минимум 100 лет.
Выводы
Открытые водоемы-хранилища РАО являются самыми вместительными объектами ядерного наследия. Их появление вызвано важностью основной задачи - создания в СССР ядерного оружия и отсутствием в начале 1950-х годов технологий обращения с жидкими радиоактивными отходами. Некогда отложенное решение по консервации подобных водоемов привело к массе экологических проблем в регионах их расположения. Однако на текущий момент ситуация с водоемами практически стабилизировалась, а наиболее опасные из них уже не существуют в открытом виде, что исключает возможные катастрофы. Остается надеяться, что принятые решения оправдают себя и не станут проблемой для будущих поколений.
Источники:
1. Вывод из эксплуатации и восстановление окружающей среды в Российской Федерации: основные итоги и планы на будущее. Абрамов. Ноябрь 2016
2. Концепция вывода из эксплуатации поверхностных водоемов-хранилищ ЖРО ФГУП «ПО «МАЯК». 2013.
3. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Том 1.
4. Основа будущего развития. Страна Росатом.
5. Консервация водоема Карачай, Мокров, 2015.
6. Как зарыть радионуклиды: на СХК раскрыли технологии захоронения РАО
7. Консервация бассейнов Б-1 и Б-25 АО «СХК»