Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 

Б.Е. Серебряков, к.ф.-м.н., Москва 

Неудачное захоронение ЖРО в глубинных пластах в США 

В США захоронение жидких нерадиоактивных отходов путем закачки в глубокие пласты-коллекторы широко используется для защиты земли и поверхностных вод  от загрязнения. Но захоронение таким образом жидких радиоактивных отходов (ЖРО) не проводится. Недопустимость захоронения ЖРО в глубинных слоях рекомендуется и в документах МАГАТЭ.

На оборонном предприятии США Ок-Ридж проводилась закачка ЖРО в скважины, особенности проведения этих работ описаны в статье [1] за 1986 год. В этой статье написано, что в Ок-Ридже подземная закачка использовалась для утилизации жидких ядерных отходов в течение последних двух десятилетий. Процесс заключался в смешивании жидких отходов с цементом и другими добавками с образованием суспензии, которая закачивалась под давлением через обсаженную скважину в слабопроницаемом сланце на глубине 300 м.

Трещиноватость, в которую закачивались отходы, создавалась путем гидравлического разрыва вмещающего пласта по плоскостям залегания. Суспензия распространялась из нагнетательной скважины вдоль трещин в плоскости залегания,  образуя сплошные пласты радиусом до 200 м.

В статье [2] за 2015 год приведена критика такого способа захоронения ЖРО. В этой статье написано, что гидравлический разрыв пласта вначале был опробован в атомной промышленности, затем стал применяться в нефтегазовой промышленности, на основе этого метода в настоящее время происходит основной прирост запасов и добычи углеводородов в США и в других странах.

Но, согласно [2], у этого метода есть большой недостаток, он не препятствует распространению радионуклидов и химических загрязнителей в подземных водах. Радиоактивное загрязнение подземных вод было обнаружено в Ок-Ридже, химическое на других объектах закачки токсичных отходов под землю. Негативный опыт Ок-Риджа заставил прекратить в США дальнейшие попытки закачки ЖРО в глубокие пласты.

 

Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов в России

Американцам не повезло из-за наличия на оборонном предприятии Ок-Ридж слабопроницаемых сланцев, им пришлось использовать гидроразрыв пласта, при этом наблюдалось радиоактивное загрязнение подземных вод.

Советскому Союзу и России в этом плане повезло больше. На двух из трех оборонных предприятий нашлись проницаемые пласты-коллекторы, такие же пласты нашлись еще на четырех атомных предприятиях. Эти пласты-коллекторы сложены хорошо проницаемыми песками и песчаниками, или трещиноватыми известняками, поэтому гидроразрыв пласта не нужен.

На оборонном предприятии ПО «Маяк» пласты-коллекторы были обнаружены более, чем в 20 км от предприятия, это расстояние для атомщиков показалось непреодолимо большим, поэтому там ЖРО сбрасывались и продолжают сбрасываться в р. Течу и в оз. Карачай.

Закачка ЖРО в пласты-коллекторы не всегда безопасна для будущих поколений, но это значительно лучше, чем сброс ЖРО в поверхностные воды. Пример «Маяка» наглядно показывает это, т.к. Объединение является, пожалуй, самым радиоактивно загрязненным местом в России. Сейчас в России запрещено сооружать новые пункты глубинного захоронения ЖРО (ПГЗ ЖРО), но для существовавших пунктов сделано исключение.

Закачка отходов в глубокие пласты-коллекторы связана с «Ведущим проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом промышленной технологии» (ВНИПИпромтехнологии) – головным Институтом «Росатома» по добыче урана и по захоронению РАО. Руководил работами Андрей Иванович Рыбальченко, которого, к сожалению, недавно не стало. А.И.Рыбальченко является первым автором статьи [3], которая используется далее для описания глубинного захоронения ЖРО.

В этой статье написано: «Первые положительные результаты геологоразведочных работ были получены в районе Сибирского химического комбината (СХК, город Северск Томской области), где обнаружены коллекторские горизонты, залегающие на глубинах несколько сот метров и изолированные от поверхности слоями глинистых пород, а затем и для участков Горно-химического комбината (ГХК) и Научно-исследовательского института атомных реакторов (НИИАР)».

В статье [3] есть нижеприведенная таблица с параметрами ПГЗ ЖРО. Обычно пишут, что на ГХК и СХК закачиваются средне и низкоактивные ЖРО, на НИИАР закачивают низкоактивные ЖРО, а на остальных предприятиях - промышленные жидкие отходы, содержащие радионуклиды в небольших количествах. Но в [3] написано, что с 1972 по 1975 гг. на СХК и ГХК закачивались и высокоактивные ЖРО.

 

Таблица захоронений ЖРО в России [3]

Предприятие	Вид отходов	Глубины захоронения, м	Начало захоронения, год	Объем, млн м3
Сибирский химический комбинат»	Жидкие РАО	270 – 320 314 – 386	1963	50
Горно-химический комбинат	Жидкие РАО	180 – 280 355 – 500	1967	6,5
«НИИАР»	Жидкие РАО	1130 – 1410 1440 – 1550	1966	3,1
Чепецкий механический завод	Промстоки	1435- -1600	1992	7,1
ОАО «Кирово - Чепецкий химкомбинат»	Промстоки	1260 – 1440	1987	9,3
Калининская АЭС	Промстоки, тритиевые воды	1285 ¸1349 м	2007	0,8

 

Полигоны захоронения ЖРО на СХК и ГХК самые опасные не только из-за высокой активности отходов, но и из-за весьма неблагоприятной гидрогеологии: закачка ведется на сравнительно малых глубинах и в пресные подземные воды. На остальных предприятиях отходы закачиваются глубоко в соленые, малоподвижные воды. Если подземные воды пресные, то это означает, что имеется гидравлическая связь с вышезалегающими водами, вплоть до поверхностных вод. Можно сделать вывод, что оценка безопасности ПГЗ ЖРО на ГХК и СХК является архи актуальной задачей.

 

Оценка безопасности российских ПГЗ ЖРО

Когда я по совместительству работал во ВНИПИпромтехнологии, то предложил Андрею Ивановичу Рыбальченко сделать прогнозные расчеты миграции радионуклидов при закачке ЖРО в пласты-коллекторы, мне это было интересно. Но у них тогда этим занимался специальный человек. Из всех перечисленных в таблице предприятий я делал предварительную оценку безопасности только для Чепецкого механического завода.

В 2015 году я написал экспертное заключение на проект разработанного во ВНИПИпромтехнологии документа: «Правила и технические требования закрытия пунктов глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов ФГУП «ГХК», ОАО «СХК», ОАО «ГНЦ НИИАР»  (ПТТ З ПГЗ ЖРО 2015). В этом заключении я написал:

«При закрытии ПГЗ ЖРО должна быть разработана и выполнена научно-исследовательская программа по углубленной  оценке безопасности будущих поколений для всех трех пунктов захоронения ЖРО…

Филиалы НО РАО «Железногорский» и «Северский» значительно опаснее, чем филиал «Димитровградский», т.к. подземные воды этих филиалов имеют гидравлическую связь с поверхностными водами. При оценке безопасности сибирских филиалов в обязательном порядке должны быть определены места возможной разгрузки загрязненных подземных вод в поверхностные воды, вероятность такой разгрузки принимается равной 100%. При оценке безопасности в обязательном порядке должны рассчитываться время разгрузки и величина потока в поверхностные воды для каждого радионуклида.

При оценке безопасности ПГЗ ЖРО в обязательном порядке должна выполняться оценка неопределенности прогнозов различными методами. При оценке неопределенностей путем вероятностного моделирования параметры модели рассматриваются как случайные величины, задаются возможные их распределения, проводится случайная выборка параметров и с помощью сравнительно простых моделей осуществляется расчет распределения вероятностей для доз или концентраций.

Упрощенным вариантом вероятностного метода является оценка безопасности как при наиболее вероятных параметрах и предположениях, так и при максимально консервативных условиях расчетов. Отношение результатов характеризует неопределенность прогнозов.

Для рассматриваемых ПГЗ ЖРО имеются наблюдения за миграцией химических и радиоактивных загрязнителей в течение около 50 лет, эти наблюдения в обязательном порядке должны быть использованы для оценки неопределенности прогнозов. Если расчеты соответствуют наблюдениям за десятки лет, то можно считать, что расчеты будут лучше соответствовать реальной ситуации на тысячи лет.

Для уменьшения вероятности неверных прогнозов углубленная оценка безопасности ПГЗ ЖРО должна выполняться разными организациями независимо друг от друга».

Забавно, что мои предложения по времени и по характеру требований совпали с рекомендациями экспертов МАГАТЭ, которые предложили сделать адекватную оценку безопасности для трех ПГЗ ЖРО. На мои предложения никто бы внимания не обратил, другое дело эксперты МАГАТЭ. В результате наши пошевелились и выдали оценку безопасности, представленную в статье [4].

Расчеты проводились в «Институте проблем безопасного развития атомной энергетики РАН» (ИБРАЭ) по моделям, разработанным как в этом Институте, так и в других местах. Кроме того, привлекалось еще 6 организаций, некоторые из них абсолютно не нужны, а вот «Гидроспецгеологии» не было. Эта организация начинала работы вместе с ВНИПИпромтехнологии, впрочем, «Гидроспецгеология» могла бы выполнить независимую оценку безопасности

В статье [4] нет ни параметров, ни результатов расчетов, приведены только общие рассуждения, например, про изменение климата. В ИБРАЭ не знают, что в США недопустимо учитывать процессы, прогноз которых имеет большие неопределенности, изменение климата относится к таким процессам.

Еще они рассусоливали про изменение геологии, в ИБРАЭ у людей нет представления о геологическом времени – за время расчетов 100 тысяч лет никакого заметного изменения геологии в данном районе случиться не может. Также не верится, что бактерии могут заметно влиять на химию подземных вод.

Единственный приведенный результат в статье описан следующим образом: «максимальное значение удельной активности ⁹⁰Sr в области разгрузки I эксплуатационного горизонта в реку Большая Тель через 280 лет после закрытия ПГЗ ЖРО может превышать на 30% величину 0,1 УВ» (УВ – уровень вмешательства: активность, при которой доза от потребления воды 0,1 мЗв/год). Нормальный человек написал бы просто: максимальная активность стронция-90 в грунтовых водах в месте разгрузки их в реку получилась 0,13УВ. Наверняка, это наиболее вероятное значение.

В моих предложениях и в рекомендациях экспертов МАГАТЭ требуется оценка неопределенности результатов, или максимально консервативные расчеты, чего нет в статье [4]. Учитывая, что неопределенности составляют многие порядки величин, полученное значение 0,13УВ абсолютно ни о чем не говорит, и облучение от потребления воды может превысить все пределы.

Мной предложено сравнивать расчеты с наблюдениями за 50-летний период, такого сравнения я в статье не обнаружил. Поэтому я уверен, что полученные результаты были подогнаны к нужным величинам, и вся оценка безопасности ПГЗ ЖРО, выполненная в ИБРАЭ, является полной туфтой.

Можно сделать вывод, что пункты захоронения ЖРО на ГХК и СХК могут представлять большую опасность для будущих поколений. Адекватная оценка безопасности этих ПГЗ ЖРО отсутствует до сих пор.

P.S. В конце статьи сообщаю, что вышла в свет моя монография «Моделирование распространения радиоактивных веществ в окружающей среде», с монографией можно ознакомиться по ссылке: https://disk.yandex.ru/d/VV8Qm84qQFYuwQ

 

Литература

1. Stephen H. Stow and C. Stephen Haase. Subsurface disposal of liquid low-level radioactive wastes at Oak Ridge, Tennessee. UNT Digital Library, 1986.

2.  Aaron Dykes and Melissa Melton Shock: Fracking Used to Inject Nuclear Waste Underground for Decades, Activist Post  March 5, 2015.

3. А.И. Рыбальченко, А.А. Зубков, А.В. Понизов, В.В. Миронов, А.Д. Турковский. Окончательная изоляция ЖРО в глубокозалегающих пластах-коллекторах. Безопасность ядерных технологий и окружающей среды №1-2011. https://www.atomic-energy.ru/technology/40649

4. Дорофеев А. Н., Понизов А. В., Рыбальченко А. И., Захарова Е. В., Зубков А. А., Верещагин П. М., Василишин А. Л., Мурлис Д. В., Шарафутдинов Р. Б., Савельева Е. А., Сускин В. В. Результаты расчетно-экспериментальных исследований для обоснования долговременной безопасности пунктов глубинного захоронения ЖРО // Радиоактивные отходы. 2022. № 4 (21). С. 24—38.