В XX веке существовала удивительная концепция «очистки растворением». Сейчас упоминание о ней найти сложно, но в целом идея была удивительная: сливать вредные вещества в природные водоемы, поскольку их концентрация там понизится до безвредных значений. Похожим образом действовали США и СССР на заре атомной гонки. Пример тому — озеро Карачай (оно же — «Водоем-9») в Челябинской области, в которое НПО «Маяк» сливало радиоактивные отходы (а до того — в реку Теча).
Это называлось «открытое хранилище». В итоге накопленное излучало радиацию, как шесть Чернобылей, а в годы, когда водоем пересыхал, радиоактивный ил разносило ветром. Полностью засыпать озеро удалось только в 2015 году.
Отработанное топливо АЭС — не отходы
К счастью, в XXI веке человечество обращается с радиоактивными отходами куда более ответственно. Но для начала давайте определимся, что это такое.
Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» говорит, что «Радиоактивные отходы — не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества, а также оборудование, изделия (в том числе отработавшие источники ионизирующего излучения), содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные в соответствии с критериями, установленными Правительством Российской Федерации».
То есть с официальной позиции отработанное ядерное топливо с АЭС — не отходы, поскольку может быть использовано снова — в реакторах на быстрых нейтронах. Дело в том, что в ядерном топливе содержание 235U, способного к цепной реакции, составляет 4−5%, максимум — 10%. Остальная масса — преимущественно 238U. Последний при бомбардировке медленными нейтронами в цепную реакцию не вступает.
Быстрые нейтроны, наоборот, вполне способны его расшевелить. При распаде же он способен трансмутировать в плутоний, тоже полезный в хозяйстве. Получается почти безотходное производство. Так что отработанное ядерное топливо в основном не захоранивают, а хранят с прицелом на дальнейшее использование. В России пока есть только пара реакторов на быстрых нейтронах, на Белоярской АЭС, но планов — громадье.
Отходы на любой вкус
А вот с настоящими радиоактивными отходами (РАО), которые нигде нельзя использовать, все сложнее. Для них есть сложная классификация, суть которой сводится к следующему: самые опасные, 1 и 2 классы РАО, интенсивно излучают не только сильную радиацию, но и тепло, и потому требуют особых условий хранения.
Менее опасные РАО 3−4 категории могут хранить даже на специальных площадках на открытом воздухе. Разумеется, в специальных контейнерах: железобетонных, стальных, свинцовых или полиэтиленовых (с добавлением в этот материал бора). РАО 5-й категории ввиду малой опасности считается допустимым утилизировать закачиванием в глубокие (250−400 м) скважины. Звучит жутковато, но речь, например, о подвергшейся слабому облучению органике. И геологические условия при бурении таких скважин учитывают. Хотя да — все равно слегка похоже на «очистку растворением».
Зачем сжигают радиоактивный мусор
Если возможно, РАО перед закладкой на хранение или захоронение перерабатывают. Твердые материалы сжигают в печах с высокоэффективной системой фильтрации или прессуют. Жидкие РАО сначала выпаривают до получения сухого осадка. Затем полученный остаток заливают цементом или битумом и уже в таком виде помещают его в контейнер. А контейнер с РАО 3−4 категории отправляют, например, в поверхностное хранилище, расположенное в отчужденной зоне.
Такое хранилище на профессиональном жаргоне называют «коричневой лужайкой». Более симпатичный вариант — «зеленая лужайка», когда хранилище устроено неглубоко под землей, а сверху территория рекультивирована.
Оба варианта хранения безопасны (по крайней мере, в мирное время) — контейнеры герметичны и не пропускают радиацию. Но основание для «лужаек» все равно стараются устроить на скальных горных породах или на мощном бетонном основании. И еще один нюанс связан с такими хранилищами: их стараются строить рядом с источником возникновения РАО. Чтобы снизить риски, связанные с транспортировкой.
Все под землю
С РАО 1−2 категорий все интереснее. Поскольку они интенсивно излучают радиацию и тепло, строить для них контейнеры — дело неблагодарное. На сегодняшний день наиболее эффективным подходом считается устройство подземных сухих хранилищ. Их устраивают в слабопроницаемых скальных породах на большой глубине, в сейсмобезопасных зонах.
В Финляндии с 2015 года такой могильник существует в Онкало. Там и РАО, и отработанное ядерное топливо захоронено в гранитном массиве на глубине около 440 м в медных пеналах, изолированных бентонитовой глиной. Держать его там планируют не менее 100 тыс. лет. Другие скандинавские страны поступают аналогичным образом, благо геология позволяет.
В России таких подземных хранилищ для РАО 1−2 классов пока нет.
Первое прямо сейчас строят рядом с Железногорском (Красноярский край), в глубине Нижнеканского скального массива. По плану в 2023 должна была стартовать проходка трех шахт глубиной 550 м. Параллельно идут исследовательские работы, которые должны подтвердить безопасность хранения РАО.
Поскольку хранение радиоактивных отходов дело невыгодное, но ответственное, им занимаются государственные организации. В России для этого с недавних пор существует Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (НО РАО). В ведении этой организации находятся все ядерные могильники в нашей стране.
