"Камера хранения" с гарантией на миллион лет
19 ноября 2002 г.
Германия отправляет отработавшее ядерное топливо со своих АЭС на переработку во Францию (Ла-Хаг) или в Великобританию (Селлафилд). Там оно компактируется, кондиционируется, перегружается в специальные контейнеры "Castor" и доставляется обратно в Германию для захоронения. Нынешний состав из 12-ти железнодорожных платформ с контейнерами "Castor" представлял собой самую крупную в истории страны одноразовую порцию радиоактивных отходов, подлежащих захоронению. Пока же все эти отходы попадают во временное хранилище.
Между тем, проблема устройства надёжных могильников, способных обеспечить практически вечное хранение, уже давно занимает специалистов. В частности, некоторые эксперты ставят под сомнение надёжность широко распространённой сегодня в Европе технологии остекловывания. Она состоит в том, что радиоактивные отходы измельчают в порошок, смешивают со стеклообразующими материалами, нагревают до 1000 градусов Цельсия и разливают полученный продукт в толстостенные стальные контейнеры для застывания и последующего захоронения.
Профессор Рето Гире (Reto Gieré), долгие годы работавший в Швейцарии, в Институте минералогии и петрографии при Базельском университете, а сегодня ведущий исследования в США, в Университете Пердью в Западном Лафайетте, штат Индиана, поясняет:
- Стекло недостаточно стабильно в условиях реальной окружающей среды, об этом свидетельствует масса исторических примеров, будь то археологические находки или, скажем, предметы обихода из старинных европейских замков: мы видим, что стекло мутнеет, теряет былую прозрачность, а это верный признак нестабильности.
Заимствовать идеи у природы
Учёный уже давно ищет альтернативы стеклу как упаковочному материалу для радиоактивных отходов. Требуемая долговечность – десятки и даже сотни тысяч лет – не поддаётся проверке в лабораторных условиях.
- В природе радиоактивные элементы всегда окружены кристаллическими структурами, и эти кристаллы на протяжении многих тысяч и даже миллионов лет надёжно удерживают заключённые в них опасные субстанции, препятствуют их проникновению в грунтовые воды.
Типичный пример таких кристаллов – моноцит, минерал сложного химического состава, содержащий большое количество радиоактивного элемента тория (Th).
- Обычно атомы тория распределены в кристаллической структуре довольно равномерно. Они находятся в определённых местах в окружении определённого количества других атомов. То есть атомы радиоактивного элемента оказываются заключены в кристаллической решётке как в клетке, состоящей из безвредных атомов.
Этот принцип Гире намерен использовать для фиксации радиоактивных отходов, выбирая – или искусственно создавая – для разных радионуклидов оптимальные кристаллические структуры.
После химической переработки отработавшего ядерного топлива и извлечения из него урана и плутония остаётся ещё и большое количество высокоактивных жидких отходов, также подлежащих захоронению, и их приходится отверждать.
- К этим жидкостям добавляются порошки различных окислов – кальция, циркония, титана. Полученная смесь сушится, а затем в условиях высоких температур и высокого давления плавится, заливается в специальные – как правило, стальные, – контейнеры и там кристаллизуется. В конечном счёте образуется твёрдая керамическая структура, в которой радионуклиды прочно зафиксированы.
В такой упаковке отходы могут храниться практически вечно - если только не подвергнутся физическому разрушению, воздействию агрессивных сред или высоких температур.
Нужны надёжные и безопасные могильники
- Сейчас планируется создавать могильники в самых сухих геологических породах, поскольку существуют серьёзные опасения, что грунтовые воды будут негативно влиять на надёжность захоронения отходов, вымывать радиоактивные и ядовитые вещества и разносить их на значительные расстояния.
"Камера хранения" с гарантией на миллион лет
Однако в Германии к решению проблемы долговременного захоронения радиоактивных отходов, по сути дела, ещё не приступили, хотя жаркие дебаты и весьма бурные дискуссии идут уже давно.
Пока эксперты стараются избегать каких бы то ни было упоминаний о конкретных местах для могильников, ещё недавно фигурировавших в качестве потенциальных кандидатов на эту незавидную роль, будь то соляные копи "Морслебен" в Саксонии-Анхальт на территории бывшей ГДР, шахта "Конрад" в окрестностях города Зальцгиттера в Нижней Саксонии или ныне действующее временное хранилище "Горлебен", также в Нижней Саксонии.
... и недоступны для террористов
Собственно, требования немецких экспертов к безопасности формулируются крайне просто: могильник должен обеспечивать надёжное хранение отходов на протяжении миллиона лет. Насколько реалистичны подобные требования, никто не знает. Специалисты полагают, что реализовать такое практически вечное захоронение могут лишь плотные однородные геологические структуры площадью не менее 12-ти квадратных километров. При этом массив должен быть такой толщины, чтобы могильник можно было разместить на глубине от 500 метров до 1,5 километров. Это не только надёжно защитит местное население от излучения, но и сделает радиоактивные отходы недоступными для террористов. Но наиболее распространённая глубинная горная порода – гранит – мало подходит для этой цели, поскольку склонна к растрескиванию, так что изоляция могильника, способная предотвратить проникновение влаги извне и просачивание опасных веществ наружу, обошлась бы слишком дорого. Поэтому внимание немецких экспертов сосредоточено на соляных формациях и залежах глин.
Опыт эксплуатации временного хранилища "Горлебен" свидетельствует о реалистичности такого подхода. А значит, к потенциальным кандидатам на то, чтобы принять у себя на вечное хранение радиоактивные отходы, относится целый ряд регионов в Северной, Центральной и Южной Германии.
Высокоактивные отходы не должны храниться вместе с низко- и среднеактивными, а значит, могильников в стране должно быть, как минимум, два. Между тем, время поджимает. Уже к концу нынешнего года все процедуры и критерии должны быть разработаны, согласованы и утверждены, в 2004-м году предстоит начать поиск на местности. Могильник должен быть готов не позднее 2030-го года.
Надо сказать, что могильников для окончательного захоронения радиоактивных отходов пока нет нигде, хотя работы в этом направлении активно ведутся. Так, Швеция намерена построить могильник в гранитной породе уже к 2010-му году. Финляндия тоже делает ставку на гранит. Бельгия отдала предпочтение глине и планирует завершить могильник к 2035-му году. Франция пока не сделала выбор между глиной и гранитом. А Великобритания приняла решение на ближайшие 50 лет ограничиться временными хранилищами.