CC BY
71
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕГИОНЕ (НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ)
© Корниенко Е.Л.*, Хабаров С.В.*
Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, г. Челябинск
В докладе представлены методы по утилизации жидких радиоактивных отходов, которые во многом определяют основы эффективной эко-лого-технической политики предприятий региона и отчасти решение проблем его устойчивого развития.
Радиоактивные вещества (РАО) и источники ионизирующего излучения (ИИИ) используются во многих отраслях промышленности, в здравоохранении, при проведении самых разнообразных научных исследований.
В течение XX - начала XXI вв. на Земле образовались десятки миллиардов кюри РАО, которые находятся в наземных и подземных хранилищах, представляющих огромную потенциальную опасность для биосферы на многие сотни лет, и эти цифры увеличиваются с каждым годом.
На территории нашей страны значительный объем РАО образовался в результате реализации военных программ. Во время создания и совершенствования ядерного оружия одной из главных задач была быстрая наработка ядерных делящихся материалов, дающих цепную реакцию. Такими материалами являются высокообогащенный уран и оружейный плутоний.
Проблема обращения с РАО предполагает взвешенную оценку различных категорий и методов хранения, а также разные требования в отношении защиты окружающей среды, где основной целью ликвидации РАО является их изоляция от биосферы на чрезвычайно длительные периоды времени и обеспечение того, что остаточные РАО, достигающие биосферы, будут присутствовать в незначительных концентрациях, в пределах естественного фона радиоактивности.
К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт и т.п., в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. В категорию РАО может быть включено также отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него
* Доцент кафедры Экономики и финансов, кандидат экономических наук.
* Начальник бюро ПО «Маяк» завод 20.
компонентов и после соответствующей выдержки направленное на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеак-тивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами [1].
Радиоактивные отходы образуются:
- при эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);
- в процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;
- при эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;
- при использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских учреждениях;
- в результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах [1,2].
Классификация мероприятий по захоронению радиоактивных отходов представлена следующим образом [1-4]:
1 метод. Захоронение РАО в горных породах.
Суть метода: Захоронение в могильниках на глубине не менее 300-500 м в глубинных геологических формациях с соблюдением принципа многобарьерной защиты и обязательным переводом ЖРО в отвержденное состояние.
Особенности метода:
1. Захоронение необходимо осуществлять в отвержденном виде и в стабильных блоках земной коры (такие как, горные породы глины (аллювий), скальные породы (гранит, базальт, порфирит), каменная соль);
2. Требования к матричным материалам для связывания осколочных радионуклидов и малых актинидов:
- способность связывать и удерживать в виде твердых растворов в течение длительного времени;
- быть устойчивым к процессам физико-химического выветривания в условиях захоронения;
- обладать термической устойчивостью при высоких содержаниях радионуклидов;
- обладать следующими физико-химическими свойствами для обеспечения транспортировки и захоронения как: механическая прочность, высокая теплопроводимость, малый коэффициент теплового расширения, устойчивость к радиационным повреждениям;
- иметь простую технологическую схему производства;
- производиться из исходного сырья, сравнительно низкой стоимости.
Глубокое геологическое захоронение остается предпочтительным вариантом обращения с РАО во многих странах, включая Аргентину, Австралию, Бельгию, Финляндию, Японию, Нидерланды, Республику Корея, Россию, Испанию, Швецию, Швейцарию и США.
2 метод. Приповерхностное захоронение РАО.
Суть метода: захоронение РАО с инженерными барьерами или без них.
Особенности метода:
- приповерхностные захоронения на уровне земли. Эти захоронения находятся на или ниже поверхности, где толщина защитного покрытия составляет примерно несколько метров (контейнеры с отходами засыпаются).
- приповерхностные захоронения в пещерах ниже уровня земли.
На эти захоронения могут воздействовать долгосрочные изменения климата (например оледенение), и этот эффект должен приниматься во внимание при рассмотрении аспектов безопасности, так как такие изменения способны вызывать разрушение этих захоронений. Однако этот тип захоронения обычно используется для отходов низкого и среднего уровня активности, содержащих радионуклиды с коротким периодом полураспада (приблизительно до 30 лет).
3 метод. Плавление горной породы.
Суть метода: плавление отходов в смежной породе для того, чтобы произвести устойчивую, твердую массу, которая включает в себя отходы, или внедрить отходы в разбавленной форме в породу (то есть рассредоточить по большому объему породы), которая не может легко выщелачиваться и переноситься обратно к поверхности.
Особенности метода: Плавление горной породы нигде не было реализовано для удаления РАО.
4 метод. Прямое закачивание РАО.
Суть метода: касается закачивания ЖРО непосредственно в пласт горной породы глубоко под землей, который выбирается из-за своих подходящих характеристик по удержанию отходов.
Особенности метода: нужен ряд геологических предпосылок, таких как: 1) должен иметься пласт горной породы (пласт закачки) с достаточной пористостью, чтобы разместить отходы, и с достаточной проницаемостью, чтобы позволять легкое закачивание (то есть действовать подобно губке); 2) выше и ниже пласта закачки должны быть непроницаемые пласты, которые могли бы действовать как естественные затворы. Дополнительные выгоды могут обеспечивать геологические характеристики, которые ограничивают горизонтальное или вертикальное перемещение.
Прямое закачивание могло бы, в принципе, использоваться для любого типа радиоактивных отходов при условии, что они будут преобразованы в раствор или гидросмесь.
5 метод. Удаление в море.
Суть метода: вывоз на кораблях и сброс в море в упаковках.
Особенности метода: Упаковка должна отвечать следующим требованиям: 1) должна взорваться на глубине, в результате чего происходит непосредственный выброс и рассеивание радиоактивного материала в море; 2) погрузиться на морское дно в неповрежденном виде.
Через какое-то время физическое сдерживание контейнеров перестанет действовать, и радиоактивные вещества будут рассеиваться и разбавляться в море. Дальнейшее разбавление приведет к тому, что радиоактивные вещества будут мигрировать от места сброса под действием течений. Запрещен рядом международных соглашений.
6 метод. Удаление РАО под морское дно.
Суть метода: вариант удаления предполагает захоронение под морским дном контейнеров с РАО в соответствующую геологическую среду ниже дна океана на большой глубине.
Особенности метода: хранилище, расположенное ниже морского дна и доступно с небольшого необитаемого острова или с сооружения, расположенного на некотором расстоянии от берега.
7 метод. Удаление РАО в зоны подвижек.
Суть метода: Зоны подвижек - это области, в которых одна более плотная плита земной коры перемещается ниже по направлению к другой, более легкой, плиты.
Особенности метода: идея для этого метода состоит в том, чтобы удалять РАО в такой зоне разлома, чтобы потом они были увлекались вглубь земной коры вместе с извержениями вулканов. Метод не разрешен международными соглашениями, так как он является формой захоронения в море.
8 метод. Захоронение в ледниковые щиты.
Суть метода: Метод для захоронения контейнеров с отходами, испускающими тепло.
Особенности метода: Контейнеры расплавили бы окружающий лед и опустились бы глубоко в ледниковый щит, где лед смог бы рекристаллизовать-ся над отходами, создавая мощный барьер. Вариант удаления в ледниковых щитах нигде не был реализован из-за соглашения об утилизации РАО внутри своих национальных границ.
9 метод. Удаление в космическое пространство.
Суть метода: ставит своей целью удаление РАО с Земли навсегда, выбрасывая их в космос.
Особенности метода: Высокая стоимость данного метода. В настоящее время NASA запускаются в космос только термические радиоизотопные генераторы (ТРГ), содержащие несколько килограмм Pu-238.
Проблема обращения с РАО является многогранной и сложной, носит комплексный характер. При ее решении необходимо учитывать различные факторы, в т.ч. возможное увеличение себестоимости продукции или услуг предприятий вследствие предъявления новых требований по хранению и обращению с РАО, применения специальных обязательных технологий обращения с РАО, многовариантности способов обращения с РАО в зависимости от их удельной активности, физико-химического состояния, радионуклидного состава, объемов, токсичности, и условий по безопасному хранению и захоронению.
Сегодняшняя ситуация с РАО характеризуется следующими цифрами: по состоянию на 01.01.2004 в Российской Федерации РАО накоплено более 1.5 млрд. Ки (5.96Е+19Бк), из которых более 99 % сосредоточено на предприятиях Госкорпорации «Росатом».
Большинство отходов находится во временных хранилищах. Одной из важных причин накопления в пунктах хранения больших объемов РАО является существующий неэффективный подход к обращению с отходами. В настоящее время принято, что все образующиеся отходы следует хранить в течение 30-50 лет с возможностью продления срока хранения. Этот путь не ведет к окончательному безопасному решению проблемы и требует значительных затрат на эксплуатацию хранилищ без ясной перспективы ликвидации последних. При этом окончательное решение проблемы накопления РАО перекладывается на последующие поколения.
Решению проблемы РАО производства уделяется огромное внимание на предприятии ФГУП «ПО «Маяк» (предприятие Госкорпорации «Росатом»), которое расположено на территории Челябинской области и оказывает огромное негативное влияние на окружающую среду как внутри предприятия, так и за пределами промышленной площадки. Особое значение на предприятии уделяется обращению с твердыми и жидкими радиоактивными отходами различной активности.
Химико-металлургическое производство подразделение ФГУП «ПО «Маяк» осуществляет сбор и транспортировку жидких радиоактивных отходов средней активности (далее - ЖРО СА) на завод по переработке РАО для утилизации, что является экономически затратной процедурой для предприятия, а также негативно оказывает влияние на состояние окружающей среды.
ЖРО СА считаются жидкости, в которых допустимая концентрация радионуклидов превышает концентрацию установленную для воды открытых водоемов. Ежегодно на химико-металлургическом производстве ФГУП «ПО «Маяк» образуется большое количество ЖРО СА. На предприятии для утилизации ЖРО СА используют в основном метод приповерхностного захоронения, так как считается, что их радиоактивность безопасна для окружающей среды.
Комплекс описанных проблем в сфере обращения с ЖРО СА обуславливает необходимость модернизации действующей системы на предприятии.
Совершенствование методов и алгоритмов управления по утилизации ЖРО СА в результате деятельности химико-металлургического производства ФГУП «ПО «Маяк» позволит оценить возможность безопасного и экологически обоснованного удаления радиоактивных отходов, предусмотренных главой 22 «Безопасное и экологически обоснованное удаление радиоактивных отходов» Повестки дня на XXI век, принятой Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3-14 июня 1992 г. [5].
Альтернативой является внедрение принципа окончательной изоляции ЖРО СА, при котором риски возникновения аварий и негативного воздействия РАО на человека и окружающую среду снижаются ориентировочно на 2-3 порядка. Следовательно, основным способом изоляции должно быть не длительное хранение, а окончательное захоронение отходов. Учитывая климатические условия России, подземная изоляция отходов более безопасна, чем приповерхностная.
Основы технической политики для эффективного решения проблемы окончательной изоляции имеющихся РАО можно сформулировать следующим образом:
- изменение существующего концептуального подхода к изоляции отходов на предприятии. В проектах по обращению с РАО основным способом изоляции отходов должно быть не длительное хранение, а окончательное захоронение отходов без возможного извлечения;
- минимизация создания новых поверхностных и приповерхностных хранилищ РАО на предприятии;
- использование территорий, прилегающих к предприятиям - источникам образования и накопления больших объемов отходов и имеющим опыт и лицензии по обращению с ними для создания новых региональных и локальных могильников РАО, по возможности, с максимальным использованием существующих подземных объектов, выводимых из эксплуатации;
- использование типовых технологий обращения с РАО для определенных видов отходов и типов хранилищ;
- разработка или модификация законодательной и нормативно-технической документации для реализации захоронения всех видов РАО и т.д.
Список литературы:
1. Куриленко В.В., Иванюкович Г. А., Хайкович И.М., Беляев А.М. Подготовка магистров по программе «Экологическая геология», специализация «Радиоэкология» (учебные планы и программы). Научно-техническая конференция «Научно-инновационное сотрудничество. Научная сессия МИФИ -2002. - М., 2002.
2. Кедровский О.Л., Шишиц Ю.И., Леонов Е.А., и др. Основные направления решения проблемы надежной изоляции радиоактивных отходов в СССР // Атомная энергия. - 1988. - Т. 64. - Вып. 4. - С. 287-294.
3. Кочкин Б.Т. Выбор геологических условий для захоронения высокорадиоактивных отходов: дисс. ... д.г. -м.н./ ИГЕМ РАН. - М., 2002.
4. Лаверов Н.П., Омельяненко Б.И., Величкин В.И. Геологические аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов // Геоэкология. - 1999. - № 6.
5. Повестка дня на XXI век, принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3-14 июня 1992 г.: [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.un.org/ru/documents/ded_conv/conven-tions/agenda21_ch22.shtml (дата обращения: 08.11.12).
СОВМЕСТИМОСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИМОРСКИХ ГОРОДОВ ЮГА РОССИИ
© Кропянко Л.В.*
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Россия обладает протяженной береговой линией, но лишь побережье южных морей пригодно для всех видов морехозяйственной деятельности. В этой связи тема данной статьи является актуальной, так как соединение на одной территории различных направлений морехозяйст-венной деятельности может привести к необратимым нарушениям окружающей среды. Для того чтобы минимизировать конфликты между различными видами морехозяйственной деятельности используются экосистемно-ориентированные методы интегрального планирования и управления природопользованием.
Приморские территории Юга России относятся к регионам с высокой плотностью населения и интенсивной хозяйственной деятельностью. Для этих территорий характерны локальные дефициты пресной воды, высокая минерализация водоёмов и водотоков, эвтрофирование устьевых областей рек и морских заливов, коммунально-бытовое и сельскохозяйственное загрязнение почв и водных объектов, антропогенное преобразование береговых зон, сокращение ареалов промысловых видов и снижение биоразнообразия.
В перечень основных видов хозяйственной активности, сопряжённой с нежелательными воздействиями, входят:
- водный транспорт (загрязнение нефтепродуктами, балластные воды, несущие биологическое загрязнение, шум и пр.);
- морские порты и терминалы, где осуществляется перевалка грузов (загрязнение акваторий, деградация береговых зон);
* Преподаватель кафедры Океанологии, аспирант.
