Как на месте захоронить использованный ядерный реактор

Павел Орлов, Lenta.ru

Тридцать лет назад в СССР работали 13 уран-графитовых реакторов по наработке оружейного плутония. Во многом благодаря им в конце 1940-х — начале 1960-х годов страна уберегла себя от очередной войны. А благодаря отточенным на промышленных оружейных реакторах технологиям нам сегодня нет равных в деле мирного атома. Но все когда-то заканчивается — 13 «старичков» порядком износились.

К тому же плутония они наработали столько (по некоторым данным, более 50 тонн), что бомбами из него можно было бы восемь раз уничтожить всю Землю (а запасами США — всего пять раз). Больше плутония уже просто не нужно.

В 1991 году между США и СССР было подписано соглашение об остановке атомных уран-графитовых реакторов. Остановили и у нас, и в США, а что с ними дальше делать? Над этим вопросом четверть века безрезультатно размышляют лучшие умы всего мира. А в это время на Реакторном заводе СХК в закрытом городе Северске (Томская область), где раньше работали 5 из 13 плутониевых реакторов СССР, изобрели метод, отработали технологию и уже захоронили один из пяти своих реакторов прямо на месте с гарантией на 10 тысяч лет. Вместо огромного промышленного здания теперь... лужайка. МАГАТЭ признало опыт северских атомщиков уникальным.

Тысяча реакторов. И что с ними делать?

Ядерные реакторы по наработке плутония есть у нас, в США, Канаде, Франции, Великобритании, Японии... Сколько их у Китая, точно неизвестно. А сколько в остальных странах? Директор Реакторного завода СХК Андрей Изместьев, по всей видимости, знает больше, чем говорит, и, как только мои вопросы становятся чересчур предметными, хитро улыбается и молчит. Понять его можно — всю жизнь в секретном городе, на секретном предприятии, да еще директором.

Ну и ладно, дело же не только в промышленных реакторах. Обычные, мирные, быстрые и тепловые, где вырабатывают тепло и электричество и которых во всем мире около 400, тоже старятся. Какие-то уже остановлены, другие остановят в ближайшее время — в любом случае на месте энергетических гигантов останутся сотни тысяч тонн радиоактивного бетона и оборудования. А если сложить реакторы различного назначения? В одной только Германии в сумме мирных, военных и научных — 110 ядерных реакторов. Предположим, всего в мире их порядка тысячи. И, когда они проектировались, о необходимости «вывода» никто даже не задумывался. Что теперь с этим богатством делать?!

Похоронить или забыть

До недавнего времени у специалистов по ядерной безопасности МАГАТЭ и всего мира было два гипотетических варианта: оставить все как есть или вывезти и захоронить.

В первом случае реактор остается в том же здании и на той же территории, где работал, за оградой и под охраной. Однако реализовывать эту концепцию довольно накладно. Нужно продолжать отапливать и ремонтировать здание, охранять территорию, регулярно замерять уровни излучения на всех частях реактора и в прилегающих помещениях, проводить регламентированные процедуры... Необходимо оставить на работе почти половину персонала действующего реактора. Невеселая перспектива. Тем не менее все остановленные реакторы в мире живут именно в рамках этой концепции. Почему?

Потому что второй вариант — демонтировать и вывезти весь реактор вместе с надземной частью здания, подземной частью, бывшей активной зоной и так далее — еще хуже. Мало того, что вывозить придется сотни тысяч тонн бетона и металлических конструкций в специальных контейнерах — все равно опасность утечки радиационного облучения будет непозволительно велика. Есть основной вопрос — куда? Куда вывезти зараженные радиацией конструкции? А если даже найдется такое место, то в каком виде там их оставить и хранить? В общем, тупик.

Блюдо из трех глин

Если вы интересуетесь историей, то знаете, как сделали атомную бомбу в СССР. Сначала в 1942 году легендарные советские разведчики Василий и Елизавета Зарубины сообщили о том, что в США стартовал «Манхэттенский проект» — лучшие физики со всей Америки уехали в бывшую колонию для малолетних Лос-Аламос в Нью-Мексико, где начали работы по изобретению сверхоружия. Буквально через полтора месяца в советский атомный проект были сделаны серьезные вливания. Финансирование нашего атомного проекта стало беспрецедентным в 1945 году, после взрыва США ядерных бомб в Хиросиме и Нагасаки. Над созданием «сверхбомбы» работали лучшие советские умы, под их нужды строились закрытые города, институты и лаборатории. В итоге первую плутониевую бомбу в СССР испытали в Семипалатинске в 1949-м, в то время как в самых пессимистических прогнозах американцев значился 1955 год.

Руководство компаний «Росатом» и ТВЭЛ на рубеже десятых годов поступило в чем-то похожим образом. После того как на Реакторном заводе СХК в Северске в 2008 году остановили последние два реактора из пяти, специалистов-реакторщиков не распустили и не стали перепрофилировать. Из них создали Опытно-демонстрационный центр вывода из эксплуатации уран-графитовых ядерных реакторов (ОДЦ УГР). Перед центром поставили задачу — разработать методику захоронения реактора на месте.

Идея была такая: кто еще, кроме реакторщиков, знающих каждый сантиметр устройства, каждую фазу его работы, каждую деталь и опасность, сможет такую задачу решить. Несколько лет процессы отрабатывались на математических моделях. Одновременно шли испытания барьеров. В огромный плоский аквариум насыпают вертикальным пирогом песок и барьерную смесь, а потом годами льют в песок активные растворы. Через барьер не должно пройти ни капли. Даже если вся установка трясется или падает. Итоговый барьер создали из трех глин, которые добываются в разных уголках России. Однако, как утверждает директор Изместьев, дело не столько в самих глинах, сколько в механической и химической переработке смеси. Подробности, само собой, держатся в секрете.

Получившийся барьер позволяет удерживать радионуклиды в границах консервации не только в наших климатических условиях, но даже в такой сверхъестественной ситуации, как подъем грунтовых вод и перемещение территории Северска на дно гипотетического океана. Гарантия 10 тысяч лет. Для сравнения, консервации бетоном, подходи он для этой цели, хватило бы только на 250 лет.

Все, что снаружи, убрали внутрь

Рассказать о том, что в итоге сделали с реактором ЭИ-2, проще некуда. Здание, в котором размещался реактор, возвышалось на 20 метров над землей и на 20 метров уходило под землю. Сначала из него демонтировали все оборудование и металлические конструкции. Затем демонтировали надземную часть здания. Затем, пересыпая слоями барьерной смеси, сложили все результаты демонтажа в подземную часть здания и накрыли барьерной «крышей».

Самым сложным было заполнить барьером буквально каждый кубический миллиметр помещений здания реактора, каждую полость и трещинку в стенах, каждую выемку в перекрытиях и основании фундамента. Внутри захоронения не осталось пустоты.

На словах все очень просто. Однако было бы это на самом деле просто, специалисты МАГАТЭ не признали бы опыт российских атомщиков уникальным и сейчас не рассматривали бы возможность создания на базе ОДЦ УГР международного проекта для отработки перспективных технологий по обращению с облученным графитом.

Менее двух миллиардов за все

Чуть не забыл о главном. Захоронение уран-графитового реактора «под лужайку» обошлось всего в 1,7 миллиарда рублей с учетом инфляции. Само собой, по себестоимости. Услуги для немцев, канадцев и французов будут стоить в разы дороже. Но это в любом случае в десятки раз дешевле, чем если бы они оставили свои реакторы как есть навсегда или попытались вывезти их в места максимально отдаленные. Пока иностранцы готовятся сделать свои заказы, а возможно, ждут конца санкций, по отработанной в Северске схеме на территории России выводятся еще два реактора. На очереди оставшиеся десять.

По холме-лужайке над бывшим реактором ЭИ-2, кстати, можно спокойно погулять. Что мы вместе с директором Андреем Изместьевым и сделали. Во время прогулки я не удержался от вопроса: «А не обидно вам было разрушать достояние страны?»

— После 2008-го, года остановки последних реакторов, я три года в себя приходил, — признается директор. — Но теперь мы хорошо делаем нужное дело, а это многого стоит. Жители Томска без этих реакторов стали чувствовать себя спокойнее, а Северск в большой степени потерял значимость в военном смысле. Мы первыми в мире реализовали ликвидацию ядерного реактора. После этого иностранцам сложнее будет представлять Россию отсталой страной. Наконец, мы трудоустроили своих людей — на сегодняшний день в ОДЦ УГР 90 процентов сотрудников — это те, кто раньше работал на Реакторном заводе. Мы сохранили специалистов, которые знают о реакторах даже то, чего нет на чертежах.

Посмотреть и даже потрогать

Северск — бывший Томск-7 — самый большой закрытый моногород России, 110 тысяч человек. Он на самом деле закрытый — обнесен многослойными заграждениями, даже на речку не сходить. Однако теперь туда ездят экскурсии: студенты физических институтов, школьники, взрослые. Оформить такую поездку не просто, но это не останавливает, экскурсии расписаны до середины лета. Знаете, что хотят увидеть экскурсанты в Северске? Правильно, неработающий уран-графитовый реактор по наработке оружейного плутония. И такая возможность есть. Один из пяти остановленных на Реакторном заводе СХК реакторов, АДЭ-4, превращен в музей.

Правда, приходится надеть толстый халат, белую шапку, респиратор и ботинки на толстой подошве, а также прицепить на грудь счетчик Гейгера. Зато можно посидеть в комнате управления и побродить по огромному цеху, на 20 метров вниз от которого уходит чистый графит с просверленными вниз шахтами, сантиметров 7-8 в диаметре. В каждую такую шахту сверху загружали цилиндрические блоки урана 238, покрытые алюминиевой оболочкой. А когда они были «готовы», то есть под действием тепловых нейтронов превращались из урановых в плутониевые, их проталкивали вниз, а сверху загружали новые — «сырые». Заменять блоки возможно было даже без остановки реактора, несмотря на 40 атмосфер внутри него, — устройство для этого можно рассмотреть и даже потрогать.

Плутоний, к слову, из которого получаются самые лучшие ядерные бомбы, в природе практически не встречается. Он возникает в результате бомбардировки нейтронами уранового топлива в атомном реакторе. U-238, поглощая нейтроны, превращается в U-239, который затем превращается в нептуний (Np-239), а тот, в свою очередь, — в плутоний (Pu-239). Плутоний в своем деле в десятки раз эффективнее урана 235, из которого были сделаны сброшенные на Японию бомбы «Малыш» и «Толстяк».

Lenta.ru, 03.06.2017