Б.Е.Серебряков, к.ф.-м.н., ВНИПИпромтехнологии.  Специально для книги «Прорыв».
В Советском Союзе, как и во всем мире, проектировались и сооружались пункты захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) на атомных станциях, а также на оборонных и уранодобывающих предприятиях, для захоронения иных радиоактивных отходов (РАО) сооружались т.н. спецкомбинаты «Радон». К началу 90-х годов пункты захоронения РАО на АЭС и «Радонах» переименовали в пункты хранения РАО (ХТРО), а могильники переименовали в хранилища (на оборонных и уранодобывающих предприятиях, в основном, все осталось по-прежнему). Это было сделано для того, чтобы уменьшить требования безопасности к данным объектам, официального документа по описываемой метаморфозе обнаружить не удалось. 

Следует отметить, что такое непродуманное решение нанесло непоправимый ущерб России в разработке методов безопасного захоронения РАО. Сложившуюся ситуацию в России хорошо иллюстрирует картина Гойи «Сон разума рождает чудовищ»: в России стали рождаться различные чудовищные фантазии по методам захоронения РАО, вроде отправки отходов в космос, лучше на Солнце. Можно еще упомянуть чудовищные, но безобидные фантазии по захоронению РАО, на которые никто не обращает внимания и серьезных дискуссий не ведет.

Но в конце 20, или в начале 21 века появилась концепция радиационной эквивалентности при захоронении РАО. Суть концепции заключается в том, что захоронение РАО не должно увеличивать радиационную опасность, которая существовала от разработанных месторождений урана. Согласно [1, 2] эта концепция основана на следующих принципах:

- принцип радиационно-миграционной эквивалентности, основанной на сравнении суммарной эффективной радиотоксичности нуклидов с эффективной радиотоксичностью исходного природного урана;

-   принцип сбалансированного тепловыделения отходов и урана;

- принцип природоподобия при определении материалов, мест и условий захоронения.

Концепция радиационной эквивалентности могла бы также стать безобидной фантазией по захоронению РАО, если бы она не вписывалась в т.н. замкнутый топливный цикл. Этот цикл предполагает переработку отработанного ядерного топлива (ОЯТ) для получения свежего топлива в основном для реакторов на быстрых нейтронах. Концепция эквивалентности и замкнутый цикл нуждаются друг в друге: для реализации концепции эквивалентности нужно пережигать долгоживущие актиноиды в реакторах на быстрых нейтронах, а у замкнутого топливного цикла появляется благородная цель – поддержание радиационной обстановки на Земле, которая существовала  до атомной эпохи.

В настоящее время весьма спорным проектом замкнутого топливного цикла является проект «Прорыв» по  сооружению ректоров на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Главным идеологом этого проекта можно считать бывшего министра Минатома Е.Адамова, который в эфире радиостанции «Эхо Москвы» [3] сказал о проекте «Прорыв»: «…Чтобы те изотопы, которые очень опасны, особенно актиниды, которые имеют и долговременный большой период полураспада, и длительное время опасны, чтобы они пережигались в тех же самых реакторах, а для этого годятся только реакторы на быстрых нейтронах. Замыкание топливного цикла и пережигание всех этих опасных актинидов таким образом, чтобы радиоактивность, которую мы достали, когда достаем уран и вместе с тем, там, допустим, из земли, мы не больше радиоактивности возвращаем в землю. Как создал Господь Бог землю, мы ее оставляем такой же…».

Для того, чтобы понять можно или нет оставить Землю такой же, как создал Господь Бог нужно рассмотреть цепочку от добычи урана до захоронения РАО.

Добыча урана в России и в других странах проводится, в основном, подземным методом. Чтобы не было обрушения горных выработок, их после отработки заполняют т.н. твердеющей закладкой, состоящей из смеси воды, песка и цемента. Таким образом, оказывается невозможным использовать урановые подземные горные выработки для размещения РАО. Такое размещение РАО предполагается в концепции эквивалентности [1].

Получение урана из балансовых руд производится на гидрометаллургических заводах (ГМЗ), при этом образуются пески и илы, которые в виде пульпы поступают на хвостохранилища. Использование этих песков для заполнения горных выработок практически не возможно из-за недостаточных прочностных свойств такой твердеющей закладки, но, в основном, из-за значительного увеличения радоновыделения. В Канаде из-за резкого увеличения содержания радона пришлось затопить шахту, в которую закачивалась твердеющая закладка из песков ГМЗ.

Забалансовые руды поступают в специальные отвалы, добыча урана из которых ведется с помощью т.н. кучного выщелачивания. Радиационная опасность отвалов забалансовых руд и хвостохранилищ значительно выше, чем отработанных месторождений урана, т.к. эти объекты находятся на поверхности земли, кроме того, они содержат химические загрязнители.

В приведенных выше принципах концепции радиационной эквивалентности почему-то упоминается только активность урана. Авторы концепции не учитывают, что около 75% альфа-активности и около 67% бета-активности урановых руд приходится на дочерние продукты распада радиоизотопов урана.  Эти дочерние продукты все остаются в хвостохранилищах и в отвалах. Время жизни дочерних продуктов определяется торием-230, период полураспада которого 77000 лет. Кроме того, остается около 10% урана, этот элемент хорошо мигрирует с подземными и поверхностными водами и создает угрозу населению. 

Суммарный объем отходов уранодобывающей промышленности составляет согласно [4] около 100 млн. м³, создавать для такого объема специальные горные выработки экономически не возможно. Таким образом, концепция радиационной эквивалентности не может быть реализована даже при добыче урана.

По концепции радиационной эквивалентности [1, 2] РАО должны храниться, пока их активность не уменьшится до активности извлеченного урана, при этом предельный срок хранения не должен превышать 200-300 лет. Согласно [4] активность всех отходов уранодобывающей промышленности составляет 6,7^.1015 Бк или 180 тыс. Ки, а активность  наиболее значимых РАО на ПО «Маяк» равна около 1,6 млрд. Ки. В работе [5] приведена величина накопленной активности РАО около 2 млрд. Ки, а в работе [6] от 5 до 6 млрд. Ки.

Согласно [4] в оз. Карачай содержится около 0,7 млрд. Ки, в бассейнах Б1 и Б2 Сибирского химического комбината содержится около 0,125 млрд. Ки, эти отходы, скорее всего, не следует учитывать в активности, подлежащей захоронению. Следовательно, захоронению полежат РАО с активностью около 1 млрд. Ки. Активность добытого урана составляет примерно 30% от вышеупомянутых 180 тыс. Ки отходов, т.е. около 50 тыс. Ки.

Приблизительно можно положить, что отношение активности добытого урана к активности накопленных РАО равно 5^.10^-5. В [1, 2] полагается, что вся накопленная активность связана с цезием-137 и со стронцием-90, период полураспада которых можно считать равным 30 лет. Получается, что из-за распада указанных радионуклидов активность накопленных РАО уменьшится до активности добытого урана примерно за 430 лет. Такой срок до 2 раз больше максимального срока хранения РАО, при котором концепция радиационной эквивалентности может быть реализована.

Таким образом, концепция радиационной эквивалентности оказывается несостоятельной не только для отходов уранодобывающей промышленности, но и для  РАО, накопленных в ядерных реакторах.

Авторы концепции предлагают при переработке ОЯТ не только сжигать актиноиды, но и извлекать 99% стронция-90 и цезия-137, а также долгоживущих йода-129 и углерода-14 [1]. Кроме того, в [1] упоминается о долгоживущем и хорошо мигрирующем технеции-99, а также о долгоживущих селене-79 и цезии-135, правда, что с ними делать – не понятно. В отходах обычно много долгоживущих никеля-63 и никеля-59, про них авторы [1] даже не вспоминают. Следовательно, проблема оказывается значительно шире, чем пережог актиноидов и выдержка РАО до распада стронция-90 и цезия-137.

В сказки концепции радиационной эквивалентности никто не верит, во всех странах, в т.ч. и в России, проводится захоронение РАО или разрабатываются проекты глубинных ПЗРО для высокоактивных отходов и приповерхностых ПЗРО для низко и среднеактивных отходов. Активность подлежащих захоронению РАО никак не связывается с активностью добытого или добываемого урана, активность РАО на порядки больше активности урана.

В России из-за отставания на десятилетия в методах безопасного захоронения РАО при разработке проектов возникают сказки о безопасности проектируемых ПЗРО, про эти сказки нужно писать не одну статью. Например, на общественных слушаньях по глубинному ПЗРО для высокоактивных отходов под Красноярском было заявлено о пригодности очень древних архейских гнейсов для захоронения РАО [7]. Считается, что гнейсы образовались при метаморфизме гранитов или осадочных пород, они, обычно, имеют значительную трещиноватость, название «гнейс» происходит от немецкого и/или славянского языков, где оно означает «гнилой». Вызывает большие сомненья пригодность трещиноватых гнилых пород в качестве барьера против фильтрации подземных вод при захоронении высокоактивных РАО.

О необходимости переработки ОЯТ бывшим зам. министра Минсредмаша Б.Никипеловым изложено в [8], где, в частности, написано: «Отказ от использования плутония был принят в США президентом Дж. Картером на основе рекомендаций экономистов, политиков и экологов, опасавшихся возможной утечки плутониевой технологии за пределы США, экономических потерь и негативного воздействия на окружающую среду. Рекомендации американских "экономистов, политиков и экологов" своему президенту, по нашему мнению, были оправданными». И еще там же: «…США - это страна умных прагматиков, а не ортодоксов».

США отказались от переработки ОЯТ, а Россия нет. Получается, что по переработке ОЯТ в США доминируют умные прагматики, а в России – ортодоксы,  которым наплевать на утечку плутониевой технологии, на экономические потери и на негативное воздействие на окружающую среду.  Переработка ОЯТ ведется на ПО «Маяк» и планируется на Горно-химическом комбинате (ГХК) под Красноярском [9].

Скорее всего, отечественным ортодоксам переработка ОЯТ нужна для того, чтобы чем-то занять персонал ПО «Маяк» и ГХК, который раньше занимался выделением плутония из отработанных ТВЭЛов. Переработка ОЯТ похожа на эту технологию, поэтому практически не надо переориентировать предприятия на полезную деятельность, а можно за счет врачей, учителей и других бюджетников продолжать загрязнять окружающую среду.

На ПО «Маяк» при наработке оружейного плутония вначале загрязнялась р. Теча, потом оз. Карачай. ПО «Маяк» при переработке ОЯТ на заводе РТ-1 не может отказаться от своих дурных привычек и маниакально продолжает загрязнять р. Течу, сбрасывая жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) в Теченский каскад водоемов (ТКВ). Дело дошло до того, что для р. Течи была разработана специальная методика расчета допустимого сброса, допускающая загрязнение реки выше установленных норм.

Загрязнение р. Течи происходит, как из-за ошибок при проектировании ТКВ, так и из-за наплевательского отношения руководства к экологическим проблемам. Из-за гидрогеологических ошибок проектов уровень воды в замыкающем водоеме В-11 значительно увеличился в 2000-х годах [10], что создало угрозу экологической катастрофы. Экологические руководители ПО «Маяк» Е.Дрожко и Ю.Мокров в [10] объясняют возрастание уровня превышением осадков над испарением, забывая или не зная о том, что при сооружении водохранилищ увеличение уровня грунтовых вод в районе водохранилищ происходит в течение десятков лет, что ведет и к увеличению уровня воды в водоемах.

Наплевательское отношение руководства ПО «Маяк» лучше всего иллюстрирует  уголовное дело, заведенное на ген. директора ПО «Маяк» по нецелевому использованию средств, выделенных на ТКВ, дело было прекращено по амнистии из-за столетнего юбилея Госдумы [11]. Согласно материалам дела [11]: «…нарушения установленных правил хранения жидких радиоактивных отходов в водоемах Теченского каскада водоемов, допущенные генеральным директором ФГУП «ПО «Маяк» Садовниковым В.И., по заключению экологической судебной экспертизы повлекли утрату способности гидротехнических сооружений Теченского каскада водоемов обеспечивать недопустимость фильтрационного поступления жидких радиоактивных отходов из водоемов Теченского каскада водоемов в открытую гидрографическую сеть, …что повлекло радиоактивное загрязнение окружающей среды изотопом стронций-90».

Следует отметить, что отечественные научные сотрудники фактически поддерживают бездеятельность ПО «Маяк» по Теченскому каскаду водоемов, не предлагая разумные гидрогеологические решения проблемы, а только говоря о неясных будущих проектах (зам. директора ФГУГП «Гидроспецгеология» М.Глинский [12]), или просто рассуждая о проблеме (зам. директора ИБРАЭ РАН И.Линге [13]). Остается только предложение директора ИГЕМ РАН академика Н.Лаверова [14], сравнимое по фантазии с концепцией радиационной эквивалентности РАО, упаривать воду из ТКВ с помощью Южно-Уральской АЭС, не считаясь с тем, что загрязнение р. Течи тритием при этом возрастет многократно.

Сторонники переработки ОЯТ обычно ссылаются на Францию и Англию, где ведется такая переработка, забывая отметить, что эти страны нагло сбрасывают ЖРО в море. В интервью журналу «Вокруг Света» [15] академик Е.Велихов сказал: «В соответствии с решением стран — участниц Лондонской конвенции планируется прекратить такие сбросы в моря к 2018 году». Возможно, после 2018 г. Англия и Франция перестанут перерабатывать ОЯТ.

Методы переработки ОЯТ разрабатываются в НИИ атомных реакторов (НИИАР), руководитель этих работ М.Кормилицын в интервью [9] сказал, что на ГХК планируется к 2025-2030 гг. запуск заводов РТ-2 или РТ-3. Согласно словам М.Кормилицына на ГХК  жидкие отходы при переработке ОЯТ будут отверждаться, также заявлено, что в будущем, возможно, перейдут на «сухую» технологию, заменив воду расплавом соли.

На ГХК было начато строительство завода РТ-2, которое было остановлено общественностью [16]. Захоронение ЖРО от РТ-2 предполагалось проводить путем закачки в подземные водоносные горизонты на полигоне, расположенном на другом берегу Енисея, для перекачки ЖРО под Енисеем сооружен туннель длиной более 2-х км. При перекачке ЖРО под Енисеем весьма вероятно попадание радионуклидов в реку, радиоактивное загрязнение Енисея  от ГХК наблюдается вплоть до Карского моря [16].

Скорее всего, на ГХК закачка ЖРО в подземные водоносные горизонты будет проводиться при переработке ОЯТ, а разговоры про отверждение ЖРО останутся пустыми словами. Такая закачка не является надежной изоляцией ЖРО, в США на предприятии Ок Ридж при закачке ЖРО в подземные водоносные горизонты произошел выход отходов на поверхность, и США отказались от закачки ЖРО. Следует отметить, что из всех отечественных полигонов закачки ЖРО наиболее опасные гидрогеологические условия имеют место на ГХК.

Не спасают от образования значительного количества ЖРО и «сухие» технологии переработки ОЯТ. Солевые РАО захоранивать нельзя, их надо переводить в нерастворимые формы, вначале растворив соль в воде, но при этом возникают проблемы с цементированием ЖРО с высоким содержанием соли. Таким образом, «сухие» технологии могут создать больше проблем, чем имеется сейчас.

В атомной промышленности наработка плутония была и остается самым грязным видом деятельности, переработка ОЯТ ничем не лучше. Следует согласиться с американскими экологами и считать, что замкнутый топливный цикл представляет угрозу загрязнения окружающей среде.

Таким образом, разговоры о том, что концепция радиационной эквивалентности при захоронении РАО и замкнутый топливный цикл могут поддерживать радиационную обстановки на Земле, которая существовала до атомной эпохи, являются детскими сказками для взрослых. А слова Е.Адамова: «Как создал Господь Бог землю, мы ее оставляем такой же…», сродни словам Н.Хрущева: «Нынешнее поколение советских людей будет жить при коммунизме!».

Согласно [17] только 20% мощности завода РТ-2 на ГКХ будет использовано на переработку ОЯТ отечественных АЭС, остальные 80% планируется использовать на переработку иностранного ОЯТ, согласно [9] мировой рынок переработки ОЯТ составляет 300 млрд. евро. При приватизации атомной промышленности, или даже без приватизации, миллиарды долларов или евро, полученных от переработки иностранного ОЯТ, могут оседать в карманах новых атомных русских, которые в Лондоне будут покупать яхты и футбольные команды, при этом будут превращать Россию в радиоактивную помойку. Такова, скорее всего, основная цель поборников замкнутого ядерного цикла.

Литература

1. А.В.Лопаткин, В.И.Величкин, Б.В.Никипелов и П.П.Полуэктов. «Радиационная эквивалентность и природоподобие при обращении с радиоактивными отходами». Реферат статьи, опубликованной в журнале  "Атомная энергия" (2002, т. 92, вып. 4,  с. 308-317). http://nuclearwaste.report.ru/material.asp?MID=472

2. Концепция радиационной эквивалентности и природоподобия при обращении с радиоактивными отходами. Национальная академия наук Беларуси. ГНУ Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны». Информационный бюллетень №5-6 (12-13), 2012. http://sosny.bas-net.by/wp-content/uploads/2012/10/bul_2012_5-6.pdf

3. Угроза мирного атома. Интернет-издание «Проатом», 19.08.2013.

4. В.М.Кузнецов, М.А.Шингаркин. «Загрязненный радиоактивный металлом, радиоактивные отходы объектов атомной энергетики и Чернобыльской зоны. Возможность их попадания в промышленное производство Российской Федерации» М., 2004. http://www.seu.ru/programs/atomsafe/books/Kuznecov/Doclad4.pdf

5. В.Ф.Меньшиков. О безопасном обращении с РАО и ОЯТ. Соответствие политики и практики в России Интернет-издание «Проатом», 11.11.2008 

6. В.Михеев. Количество и активность радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), хранящихся на Красноярском горно-химическом комбинате. Гражданский Центр ядерного нераспространения. 7.12.2002. http://nuclearno.ru/text.asp?332

7. В Красноярске обсудили радиационную безопасность населения в условиях захоронения радиоактивных отходов на территории Красноярского края. Сибирское агентство новостей, Красноярск, 19.06.2013. http://krsk.sibnovosti.ru/society/239748-v-krasnoyarske-obsudili-radiatsionnuyu-bezopasnost-naseleniya-v-usloviyah-zahoroneniya-radioaktivnyh-othodov-na-territorii-krasnoyarskogo-kraya

8. Б.В.Никипелов. Былое и думы об ОЯТ. Российский сайт ядерного нераспространения. Бюллетень по атомной энергии, 03.03.2003. http://nuclearno.ru/text.asp?5249

9. М.В.Кормилицын: ОЯТ - это рынок в 300 миллиардов евро. Агентство атомных новостей, 08.08.2003. http://www.atominfo.ru/news/air5967.htm

10. Е.Г.Дрожко, Ю.Г.Мокров. Теченский каскад водоемов: проблемы безопасности и регулирования. Областной экологический альманах 2008. http://mineco174.ru/files/media/almanahi/almanah-60let/opit/drogko_mokrov.htm

11. Постановление о прекращении уголовного дела 11 мая 2006 года…. в отношении Садовникова Виталия Ивановича…http://www.anti-atom.ru/downloads/court-decision.pdf

12. Теченский каскад ждет проектов. Инновационный портал Уральского Федерального округа, 08.02.2006. http://www.invur.ru/print.php?page=news&id=25249

13. И.И.Линге. Планы реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности ПО «Маяк» и международное сотрудничество, СПб, 28.05.2009. http://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NEFW/CEG/documents/ws052009/5.6%20Linge%20Rus.pdf

14. Надо ли молиться на Теченский каскад? Челябинский рабочий, 29.11.2002 http://www.mediazavod.ru/articles/9219

15. Безопасная опасность. Журнал «Вокруг Света», рубрика «Досье». №7 (2754), 2003. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/521/

16. ГХК: Справка. Антиатом.ру, 2013. http://www.anti-atom.ru/ab/node/1930